VI. Немного физики на спичках
Спички и булавка
Как вы думаете, что тяжелее: спичка или средней величины булавка? Угадать трудно. Вы можете сколько угодно взвешивать в руке спичку и булавку, — а все-таки не определить, какая из этих вещиц тяжелее. Разрешить вопрос могут только точные весы. Оказывается, что средняя булавка раза в 11/2 — тяжелее спички! Не без изумления увидел я в первый раз, как булавка уравновешивает 11/2 спички…
Зная это, мы можем решить такую физическую задачу: если в воду бросить спичку с воткнутой в нее булавкой, то будет ли спичка держаться на воде, или потонет? На первый взгляд кажется, что булавка как будто не в состоянии увлечь спичку на дно. Однако, если вспомним, что булавка тяжелее спички в 11/2 раза, то поостережемся такого заключения. Ведь материал спичечной соломки вдвое легче воды; значит, достаточно отягчить спичку еще таким же грузом, как она сама, чтобы заставить ее утонуть. Булавка дает ей в 11/2 раза больше этой необходимой добавкой, и, следовательно, спичка с воткнутой булавкой должна погрузится на дно[7].
Что раньше?
Расположите спички, как указано на рис. 59 и попросите товарища ответить на следующий вопрос:
— Если спичку зажечь посередине, то какая из боковых спичек загорится от нее раньше?
Можно поручиться за то, что товарищ ваш если только он не посвящен в секрет — не даст верного ответа. Большинство рассуждает примерно следующим образом: так как пламя, дойдя до головки лежащей спички, вспыхнет и тем самым вызовет вспышку прилегающей к ней спички, то раньше загорится та боковая спичка, которая прилегает к головке (на нашем рисунке — правая).
В действительности, однако, произойдет неожиданная вещь: не загорается ни правая, ни левая из боковых спичек! А как только средняя, горизонтальная спичка перегорит насквозь, две зажимающие ее боковые спички выкинут ее (еще горящую) силою своей упругости, прежде чем пламя успеет дойти до их головок.
Опыт удается, что называется, без отказа. Надо только соблюдать осторожность: от выброшенной — иногда довольно далеко — горящей спички может загореться что-нибудь в комнате.
Эффект получается внушительнее, если устроить из спичек более сложное сооружение, в роде изображенного на рис. 60.
Устойчивая спичка
Опыт, изображенный на рис. 61, крайне прост и легко исполним; но если вам ни разу не случалось еще его проделывать, то я уверен, вы усомнитесь, так ли уж легко он удается. Попробуйте!
Воткните в спичку клинок полураскрытого перочинного ножа (можно пользоваться даже и не особенно миниатюрным ножиком), а затем без всяких хитростей и уловок ставьте спичку смело на кончик пальца, или на другую спичку, или на край коробка, вообще на какое-нибудь вовсе, казалось бы, неудобное место (рис. 62).
Вы убедитесь, что отягченная ножом спичка не только не опрокидывается, но очень хорошо стоит в этом, на взгляд, неустойчивом положении.
Толкните спичку в бок: она качнется несколько раз и затем вновь возвратится в прежнее положение, с изумительным упорством сохраняя равновесие.
В свое время, когда Рис. 62. вы будете изучать физику и механику, вы узнаете причину этого мнимого чуда: центр тяжести расположен здесь ниже точки опоры.
Зажечь спичку газетой
Предложите товарищу сделать это. Он, вероятно, станет чиркать спичкой о газетный лист, в надежде воспламенить ее головку трением. С фосфорными спичками, употреблявшимися в старину, это, пожалуй, и удалось бы; но нынешние „шведские“ спички бесполезно и пытаться зажечь таким образом. Нет, задача, поставленная в заголовке, гораздо хитрее. Если прибавить еще, что зажженная газетой спичка будет гореть, не сгорая, то она покажется вам вовсе неисполнимой.
И все-таки мы проделаем это!
Возьмите обыкновенный газетный лист, расправьте его на изразцах натопленной печи и проведите по нему раза три-четыре платяной щеткой, как делают обойщики, приглаживая обои. Вы увидите, что газета, пристанет к печке и будет на ней держаться, не соскальзывая. Тогда погасите в комнате свет (опыт делается вечером) и, держа газету за верхний край, отделите ее от изразцов. Достаточно теперь приблизить к этому газетному листу кончик спички — примерно на расстояние 5-10 сантиметров, — чтобы увидеть, как этот кончик охватится пламенем. Водите спичкой близ газеты (не прикасаясь ею к бумаге) и пламя будет продолжать гореть. При всем том, однако, — и это особенно любопытно! пламя не причинит спичке ни малейшего вреда: спичка останется, как была, чистой, необугленной.
Разгадка всех этих необычайных вещей в том, что спичка вопреки очевидности вовсе и не горела! То, что вы готовы были принять за пламя, было безвредное холодное электрическое свечение. Высушенный на печке лист газетной бумаги наэлектризовался от трения щеткой[8]; приблизив к этой наэлектризованной бумаге спичку, мы вызвали на ее кончике то электрическое свечение, которое появляется на каждом острие вблизи наэлектризованных вещей.
Свечение это не имеет ничего общего с пламенем: оно не обжигает и не обугливает, вообще, совершенно безвредно и неощутительно. Неудивительно, что спичка осталась невредимой.
Зажечь спичку каплей воды
Этот опыт основан на следующем свойстве дерева.
Надломите осторожно спичку так, чтобы обе части оставались связанными некоторыми волокнами. Затем отогните обе половинки спички назад, под очень острым углом (почти до соприкосновения). В сухом состоянии такая спичка сохраняет неизменным острый угол и не стремится выпрямиться. Но стоит капнуть немного воды на место излома, и волокна древесины, напитавшись водою, начнут выпрямляться; обе половинки спички станут взаимно удаляться, пока острый угол между ними не превратится, примерно, в прямой.
Как же этим свойством воспользоваться, чтобы "зажечь спичку каплей воды"? Секрет, конечно, в обстановке опыта. Возле зажженной свечи поставьте бутылку, заткнутую пробкой. Помощью булавки прикрепите к пробке надломанную спичку, как показано на рис. 63-м.
Если теперь на место излома пустить каплю воды, спичка начнет распрямляться, головка ее поднимется, очутится в пламени свечи и зажжется. Капля воды здесь послужила, хоть и косвенно, причиной воспламенения спички.
Живые фигурки
Способностью согнутых спичек выпрямляться при смачивании можно воспользоваться и для другого интересного опыта. Из плотной бумаги, например, из игральных карт, вырежьте части человеческой или какой-либо иной фигуры. Наметьте точки, вокруг которых эти части должны вращаться, и приложите надломанные спички к фигурке так, чтобы вершина острого угла их приходилась как раз в точке вращения. Каплями растопленного сургуча закрепите спички в этом положении. Вы получите целую фигурку, пока еще неподвижную.
Чтобы такую фигурку оживить, заставить ее двигать своими членами, достаточно положить ее на плоскую тарелку и налить тонкий слой воды. Спички начнут распрямляться, увлекая с собою прилепленные к ним части фигуры, и вы увидите, как, например, лошадь или петушок станут медленно поднимать свои ноги. На рис. 64–67 вы видите несколько таких фигурок (со спичками в распрямленном виде).
Одну и ту же фигурку можно употребить в дело много раз. Когда спички высохнут, они снова согнутся, фигурки примут первоначальный вид и будут пригодны для повторения опыта.
Юла из спички
Из тонкого, но плотного (тяжелого) картона вырежьте аккуратно кружок, поперечником 4–5 сантиметров. Чем картон плотнее, тем лучше. Проще всего воспользоваться донышком круглой коробочки. Заострите спичку на конце и проткните ее через центр картонного кружка, предварительно проделав отверстие острием циркуля. Кружок должен сидеть примерно, в сантиметре (даже меньше) от острого конца спички.
Чтобы он не спадал, а держался прочно, капните у центра немного густого клея. Теперь юла готова.
Чтобы заставить ее вертеться, закрутите спичку между большим и средним пальцами правой руки и уроните юлу в отвесном положении на стол или, лучше, на гладкую поверхность перевернутого блюда.
Юла будет вращаться достаточно долго, чтобы успеть проделать с нею кое-какие интересные опыты. Можно например, разделить кружок радиусами на несколько частей и закрасить эти части в различные цвета: при быстром вращении цвета сольются в один смешанный однородный цвет, порою совершенно неожиданного для вас оттенка; так, синий и желтый цвета дают зеленый и т. п. (Ряд разнообразных опытов с подобной юлой описан в моей книжке "Для юных физиков").
