Как выйти сухим из воды?
Оказывается, что это возможно в буквальном смысле слова. По крайней мере, можно, не замочив рук, вынуть кольцо со дна сосуда, полного воды. Для этого вам придется запастись баночкой особого порошкообразного вещества – так называемого ликоподия[20], или плаунового семени, которое вы можете достать в любой аптеке. Посыпьте этого порошка на поверхность воды, – а затем проворно погрузите руку в сосуд и смело берите кольцо. Когда вы вынете руку из воды, вы, к изумлению своему, убедитесь, что она так же суха, как была и до погружения. Разгадка опыта в том, что ликоподиева пленка обволакивает руку наподобие перчатки, которая и защищает ее от смачивания.
Рис. 53. Рука остается сухой.
Как носить воду в решете?
Знание физики может помочь не только «выйти сухим из воды», но и исполнить такое, по-видимому, невозможное дело, как «ношение воды в решете». Для этого возьмите проволочное решето с довольно крупными ячейками и окуните его сетку в растопленный парафин. Затем выньте решето из парафина и дайте ему обсохнуть; проволока при этом покроется тонким, едва заметным для глаз слоем парафина. Решето осталось решетом, но теперь вы можете, в буквальном смысле слова, носить в нем воду: в таком решете удерживается довольно высокий слой воды, не проливаясь сквозь ячейки.
Почему же вода не проливается? По той же причине, по какой вода не выливается из капиллярной трубки: она прилипает к парафину, образуя водяную пленку, способную удержать на себе слой воды. Такое решето можно уподобить большому пучку очень коротких тонких трубочек, в каждой из которых удерживается столбик воды.
Мнимый «вечный двигатель»
Во многих книгах описывается, как настоящий «вечный двигатель», прибор следующего устройства. Масло (или вода), налитое в ванну, поднимается фитилями сначала в нижний резервуар, а оттуда, другими фитилями, поднимается еще выше; верхний резервуар имеет жёлоб для стока масла, которое падает на лопатки колеса, приводя его во вращение. Стекшее в ванну масло снова поднимается по фитилям до верхнего резервуара. Таким образом, струя масла, стекающая по желобку на колесо, ни на секунду не прерывается, – и колесо вечно должно находиться в движении… Заманчивая вертушка, не правда ли?
Если бы лица, прославляющие эту вертушку, дали себе труд изготовить ее, они убедились бы, что колесо не только не вертится, но ни одна капля жидкости не достигает верхних резервуаров.
Рис. 54. Будет ли действовать эта вертушка?
Рис. 55. Откуда и куда переходит вода?
В этом можно убедиться и простым рассуждением, не приступая даже к изготовлению вертушки. В самом деле, почему это масло должно стекать с верхней части фитиля, загнутого вниз? Ведь та самая сила, которая, преодолев тяжесть, подняла жидкость вверх по фитилю, удержит жидкость в порах намокшего фитиля, не давая ей капать с него. Фитили могут перемещать жидкость лишь с высшего уровня на низший, а никак не наоборот; и если бы в верхнем резервуаре нашей мнимой вертушки каким-нибудь образом оказалась жидкость, то те же фитили, которые будто бы доставили ее сюда, сами же и перенесли бы ее в нижний резервуар, а оттуда в ванну.
На опыте легко проверить эту способность фитилей переносить жидкости с высшего уровня на низший. Простая полоска сукна, предварительно смоченная водой, заменит вам фитиль, а роль резервуаров исполнят две рюмки, размещенные, как показано на рис. 55. Менее чем в час суконная полоска перетянет содержимое верхней рюмки в нижнюю. Но обратно, из нижней рюмки в верхнюю, вода переходить не будет – по причине, на которую мы уже указали.
Опыты с надломанными спичками
Надломанная спичка обыкновенно считается ни на что не годной, – а между тем, она может служить для ряда занимательных опытов. Эти опыты основаны на свойстве древесных волокон всасывать в себя воду и распрямляться под давлением воды, проникшей в эти волокна. Стоить капнуть воды на место излома, чтобы спичка начала медленно распрямляться. С какою силой совершается это распрямление, видно из следующего опыта (рис. 56). Надломанную спичку прикрепляют к коробке булавкой, как показано на рисунке, и к концу её привязывают нитку, обхватывающую 5 или 6 спичек. Если капнуть на излом воды, то спичка, выпрямляясь, повлечет за собой всю связку. Из многочисленных опытов, основанных на этом свойстве, укажем хотя бы на такой. Надломив спичку у конца без головки, прикалывают ее булавкой к пробке (рис. 57). Возле пробки ставят зажженную свечу. Пустив водяную каплю на излом, заставляют спичку, распрямляясь, зажечься от пламени свечи.
Рис. 56. С какой силою выпрямляется смоченная спичка.
Рис. 57. Как зажечь спичку каплей воды.
Рис. 58. Как при помощи капли воды бросить монету на дно бутылки.
Вот еще один любопытный опыт. Положите переломанную спичку на отверстие бутылки, а на нее – монету, как показано на рис. 58, – и предложите гостям переместить монету на дно бутылки… при помощи капли воды! Непосвященный человек в недоумении остановится перед такой задачей. Но ларчик открывается просто: капля воды, попав на место излома, раздвинет обе половины спички, и монета сама упадет в бутылку.
Самодвижущиеся фигуры
Рис. 59 показывает, как можно воспользоваться этим свойством надломанных спичек для приготовления движущихся фигур. Корпус и отдельный части фигуры вырезаются из плотной бумаги; лицевую сторону разрисовывают и раскрашивают, а на оборотной прикрепляют сургучом надломанные спички, придав членам тела спокойное положение. Теперь стоит положить фигуры задней стороной на мокрую тарелку, чтобы они начали двигаться.
Рис. 59. Как устроены самодвижущиеся фигуры.
На способности волокнистых и иных тел вбирать в себя влагу из воздуха основано устройство простейших «гигроскопов», – т. е. показателей влажности. Изменяя свою форму под влиянием влаги, эти тела приводят в движение соединенные с ними части фигур: надевают монаху капюшон, подымают руку с зонтиком и т. п.
Мыльные пузыри
В обыденности мыльные пузыри не пользуются хорошей репутацией, – по крайней мере, в разговоре мы употребляем их для не особенно лестных уподоблений. Совсем иначе смотрит на них физик. «Выдуйте мыльный пузырь, – говорил великий английский ученый лорд Кельвин, – и смотрите на него; вы можете заниматься всю свою жизнь его изучением, не переставая извлекать из него уроки физики». Действительно, восхитительные переливы красок на поверхности тончайших мыльных пленок дали физикам возможность измерить длину световых волн, а изучение натяжения этих пленок раскрыло законы действия молекулярных сил. Труднейшие отделы физики были разработаны на опытах с этими нежными игрушками.
Рис. 60. Мыльный пузырь вокруг цветка (начало и конец опыта).
Те немногие опыты, которые описаны ниже, не преследуют столь серьёзных задач. Это просто интересное развлечение, которое лишь познакомит нас с искусством выдувания мыльных пузырей, – искусством, требующим известной сноровки. Приобретя надлежащую ловкость, читатель сможет перейти к производству действительно научных опытов с пузырями. Английский физик Бойс подробно описал несколько десятков разнообразных систематических опытов с мыльными пузырями. Его книга «Мыльные пузыри» имеется в русском переводе[21], и мы отсылаем к ней тех из наших читателей, которых заинтересуют описанные здесь простейшие опыты.
Все нижеописанные опыты можно производить и с раствором простого жирного желтого мыла, но для желающих мы укажем на так называемое белое кастильское мыло[22], как на наиболее пригодное для получения крупных и красивых мыльных пузырей. Раздобыв кусок такого мыла (в аптеке или аптекарском магазине), разводят его осторожно в чистой холодной воде, пока не получится довольно густой раствор. Всего лучше пользоваться мягкой дождевой или снеговой водой. Чтобы пузыри держались долго, Плато советует прибавлять к мыльному раствору 1/3 глицерина (по объему). С поверхности раствора ложкой удаляют пену и пузырьки, а затем погружают в него тонкую глиняную трубочку, конец которой изнутри и извне вымазывают предварительно мылом. Достигают хороших результатов и с помощью соломинки длиною вершка в 2–3, с крестообразным расщепом на конце.
Кроме глиняных, так называемых голландских, и соломенных трубок можно употреблять свернутые бумажные трубки, толщиною приблизительно с карандаш; они также должны быть крестообразно расщеплены на конце.
Выдувают пузырь так: всосав в трубку немного раствора (сколько – покажет практика), осторожно дуют в трубку, держа ее вертикально. Так как пузырь наполняется при этом теплым воздухом наших легких, который легче окружающего комнатного воздуха, то выдутый пузырь стремится подняться вверх.
Если удастся сразу выдуть пузырь, примерно в 3 вершка диаметром, то раствор годен; в противном случае прибавляют в жидкость еще мыла до тех пор, пока можно будет выдуть пузырь указанных размеров. Но этого мало. Выдув пузырь, обмакивают указательный палец в мыльный раствор и стараются проткнуть этим пальцем пузырь; если последний при этом не лопнет, то можно приступить к опытам; если же пузырь не выдержит такого натяжения его стенок, то надо будет прибавить еще мыла.
Производить опыты нужно медленно, осторожно и спокойно – только при таком условии они могут вполне удаться. Освещение должно быть по возможности яркое: иначе пузыри не покажут своих великолепных радужных переливов.
Перейдем теперь к описанию некоторых опытов.
Образование мыльного пузыря вокруг цветка. В пустую чашку или блюдце наливают мыльного раствора настолько, чтобы дно чашки было покрыто слоем жидкости в 2–3 миллиметра вышины; в середину кладут водяную лилию или какой-нибудь другой крупный цветок и накрывают его стеклянной воронкой. Затем, медленно подымая воронку, дуют в её узкую трубочку – образуется мыльный пузырь; когда же он достигнет достаточных размеров, поворачивают воронку, как указано на рис. 60, высвобождая из-под неё пузырь. Тогда цветок окажется лежащим под прозрачным колпаком из тончайшей мыльной пленки (см. рис. 60 и 61).