Техника - молодёжи 1972-07, страница 42

воды + 37_f8° С и искусственное дыхание, врачам удалось оживить ребенка. Через несколько недель девочка была выписана из больницы здоровой. Нам неизвестны условия замерзания и возвращения к жизни этого ребенка. Но, исходя из приведенных выше соображений, мы полагаем — этот случай стал возможным только потому, что допустимая для человеческого организма величина угла а — «угла жизни» — не была превзойдена.

В заключение мы обращаемся с просьбой ко всем, кто знает о каких-либо фактах оживления оттаявших существ: пожалуйста, сообщите нам через редакцию об этих случаях как можно подробнее.

ОБСУЖДЕНИЕ. Видимо, величина угла ос зависит, помимо всего прочего, и от скорости так называемого холодного закаливания организма — постепенного приспособления его к низким температурам. Механизм закаливания довольно сложен (см. хотя бы школьный учебник по общей биологии). Например, у растений между 6° С и 0° С крахмал превращается в сахара и масла, увеличивающие морозостойкость. А с 0° С до

— 5° С в межклетниках образуются кристаллы льда, отнимающие воду из клеток, которые становятся благодаря этому более устойчивыми к сильным холодам. Сходные явления закаливания наблюдаются и у многих зимующих насекомых. При низкой температуре в их тканях образуется много глицерина, и в клетках не кристаллизуется лед. Так, куколки капустницы не замерзают при

— 25° С, а личинки короеда-заболон-ника даже при —53° С. Отдельные насекомые, например гусеницы кукурузного мотылька, остаются живыми и после замерзания, то есть после образования льда в клетках тела. Учитывая процессы закаливания, ученые добились выживания организмов, перенесших поистине космический холод. Так, ветви березы и яблони после закалйвания выдерживали температуру жидкого азота (—196° С), а смородина росла после пребывания в жидком водороде (—253° С). Семена многих растений сохраняют всхожесть после охлаждения до температуры, близкой к абсолютному нулю. Так же устойчивы споры бактерий. Некоторые виды насекомых после закаливания переносили до —196° С. При столь низких температурах невозможен обмен веществ, и организм находится в состоянии обратимой остановки жизненных процессов — анабиозе.

А

Доклады лаборатории

„ИНВЕРСОР"

ДОКЛАД № 36

БЫЛА ЛИ ДЫРКА В ВАННЕ АРХИМЕДА?

Ю. ИВАНОВ, инженер (г. Д у б н а)

Архимед, по преданию, свой знаменитый закон гидростатики «на погруженное в жидкость тело...» открыл, сидя в ванне. Но почему-то великий мудрец оставил без внимания всем известную воронку над сливным отверстием, о причине образования которой до сих пор не договорились ученые, хотя мнений высказывалось довольно много.

Вспомните, как только уровень воды в ванне снизится до определенной величины, поток, уходящий в отверстие, получает вращательное, вихревое движение. Появляется маленький водоворот, который на редкость устойчив, и нарушить его трудно. Когда в научной литературе обсуждают причины ворон-кообразования (например, В. И. По-ликовский и Р. Г. Перельман, «Во-ронкообразование в жидкости с открытой поверхностью», Гос-энергоиздат, 1959), сначала вспоминают гипотезу академика Д. П Граве. Он считал, что водовороты в проточных водоемах образуются за счет действия ко-риолисовой силы, возникающей от вращения Земли, и приписывал им определенное направление вращения (если смотреть сверху — против часовой стрелки в северном полушарии). Далее говорят, что этот вывод не универсален и что по более поздним и многочисленным наблюдениям влияние вращения Земли мало, а направление вихревого движения равновероятно. Некоторые видят «корень зла» в вязкости воды (X. Роуз, «Механика жидкости для инженеров-гидротехников», Госэнергоиздат, 1958), хотя механизма действия сил вязкости на возникновение водоворота объяснить не могут. А вот А. X. Халпачхян, наоборот, указывает на роль вязкости в подавлении воронкообразования. Наконец, А. Альтшуль и М. Марго-лин в статье «Вихревые воронки» («Наука и жизнь», 1968, № 7)

подытоживают состояние вопроса: «В наше время принято считать, что таких причин существует несколько, и главная из них состоит в том, что жидкость подходит к отверстию асимметрично, то есть идет с разных направлений с различными скоростями». Но нетрудно заметить, что и последнее утверждение ничего не проясняет, не отвечает на вопрос: почему воронки нет, когда уровень воды еще высок, и почему она столь устойчива при низких уровнях даже в специальных опытных сосудах с очень симметричными стенками?

Попробуем же сами разобраться в проблеме. Согласно принципу наименьшего действия, самому фундаментальному принципу механики (см., например, JI. Д. Ландау и Е. М. Лифшиц, «Механика», Физматгиз, 1958), инертное тело, двигаясь в определенных границах под действием консервативных сил (хотя бы сил тяжести, как в нашем случае), выбирает из множества возможных, допускаемых границами путей тот, который отвечает наименьшему «действию» или «принуждению». Это принуждение можно расшифровать как принудительное искривление траекторий частиц жидкости границами (стенками сосудов), при котором возникают центробежные силы, уравновешиваемые — при установившихся течениях — реакциями от соседних слоев жидкости и стенок. При стоке воды в данное отверстие принципиально допустимы траектории, двух типов: потенциальные, то есть проходящие по вертикальным плоскостям, без горизонтальной закрутки, и вихревые, спиральные, при которых образуется воронка (в последнем случае вода обязательно должна иметь открытую поверхность над отверстием). На рисунке показаны три характерных режима течения во время слива. Когда уровень воды выше некоторого критического, частицы жидкости притекают к отверстию из верхних слоев по наименее искривленной траек тории (1); здесь «работают» толь ко силы тяжести — из-за большой площади потока скорости малы и центробежных сил почти нет Когда уровень воды ниже критического, потенциальная траектория (2) получает сильное принудительное искривление на входе в отверстие при больших скоростях течения (площадь потока мала). Возникают значительные центробежные силы: F₄ = V²/r, где F_u— центробежная сила ьа единицу массы жидкости, V — скорость частицы, г — радиус кривизны траектории. Горизонтальные составляющие этих сил Fr сходятся на

40