Читать «Юный техник, 2002 № 04» онлайн - страница 33

Плотность масла близка к плотности воды. Сила Архимеда почти уравновесила силу тяжести, и получилось состояние, близкое к невесомости. Силы поверхностного натяжения стремятся придать жидкости форму с минимальной поверхностной энергией. Этому условию отвечает форма сферы.

Налейте в пробирку подсолнечное масло, а сверху — машинное. Должно получиться два слоя с четкой границей. Машинное масло недостаточно прозрачно, имеет красноватый цвет. Покрасьте воду тушью и понаблюдайте, как одна и та же капелька жидкости, проходя через различное масло, меняет свою форму. Плотность машинного масла меньше, чем подсолнечного, поэтому и выталкивающая сила меньше. Капельки в нем опускаются быстрее, с ускорением. Сила тяжести делает их форму чуть сплющенной по вертикали. Но, входя в нижний слой прозрачного масла, капелька вновь становится похожей на шар.

Тот же опыт можно сделать как бы наоборот, увидев при этом кое-что новое. Плотность масла меньше, чем плотность воды. Поэтому капля масла в воде падает… вверх. При помощи пипетки и трубочки для коктейля выпустите каплю масла на дно сосуда. Часто образуются сферические капельки разных размеров. Подсолнечное масло поднимается медленнее машинного. Вооружитесь лупой и внимательно проследите за поведением капелек у поверхности воды: капельки масла, словно резиновые мячики, с силой ударяются о поверхностную пленку воды, пружинят, отскакивают, снова возвращаются к поверхности, пока не успокаиваются у поверхности воды.

Опыт Плато и все последующие показали нам, что в условиях, когда сила тяжести хотя бы частично компенсируется силой Архимеда, жидкость под действием сил поверхностного натяжения стремится принять форму шара.

Не следует думать, что все наши опыты и размышления в области капель есть лишь гимнастика ума. В 40-х годах прошлого века советский ученый Я.И. Френкель уподобил атомное ядро капле сверхплотной, в миллиарды раз плотнее золота, жидкости. И на этой основе правильно рассчитал тонкости деления ядра урана…

Но есть у жидкости и еще одна не до конца изученная форма движения — вихревое кольцо.

Наполните банку водой доверху и капните тушью из пипетки. Капелька, падая в воду с высоты 3 см, примет вид колечка (рис. 5).

Через некоторое время кольцо разделится на ожерелье капель. Хоровод капелек медленно погрузится в воду, и начнется второй цикл распада. Каждая капелька превратится в новое колечко, которое, в свою очередь, даст новые капли и кольца. Процесс размножения идет лавинообразно, типичная цепная реакция. За каплями тянется шлейф, связывающий их воедино.

Удивительно, что из одной капли образовалось столько новых капелек. Так и в живой природе происходит деление клеток.

Если вы хотите подольше полюбоваться этим опытом, то замените чистую воду соленой, процесс будет идти настолько медленно, словно перед вами застывшая фотография.

В середине XIX века великий немецкий ученый Герман Гельмгольц создал элементарную теорию кольцевых вихрей и на ее основе построил теорию элементарных частиц. Реальные вихревые кольца оказались намного сложнее. Современной математике они еще не по зубам. Однако, как полагают сегодня отдельные ученые, именно на их основе можно построить полную теорию мироздания. От простого до великого — один шаг. Дерзайте!