Техника - молодёжи 1976-07, страница 39
Повестка дня очередного заседания Французской академии наук в 1894 году вызвала особый интерес: перед почтенными учеными намеревался выступить физиолог Марей, известный свонмн сенсационными работами в области аэродинамики полета птнц н прочих летающих животных. К удивлению академиков, новые фотографин, продемонстрированные Ма-реем, были посвящены отнюдь не пернатым илн перепончатым летунам. Тем не менее синмки, а самое главное — комментарии физиолога вызвали не меньшую сенсацию. Предметом оживленного обсуждения оказалась... обыкновенная кошка. Запечатленная фотокамерой во время свободного падения, она заставила ученых по-новому взглянуть на свое давно известное свойство — всегда приземляться на лапы, будучи брошенной даже спиною вниз. В изложении Марея кошачья акробатика выглядела почти так же абсурдно, как н известная история барона Мюнхгаузена, который вытащил самого себя за волосы нз болота... С бароном все ясно, скажет любой старшеклассник, под действием внутренней силы (собственная рука, тянущая за собственные волосы) система материальных точек (барон) и не подумает сдвинуться с места. Ну а кошка? Она находится в состоянии свободного падения, н еще Галилей понял, что сопротивление воздуха (внешняя сила) заметно влияет на поведение брошенного предмета, «...в среде, полностью лишенной всякого сопротивления, все тела падали бы с одинаковой скоростью». Хвост, выставленная лапа — любая часть тела может сыграть роль аэродинамического руля, заставляющего ловкое животное совершать «предпосадочные маневры»! Примерно так размышляли и ученые мужи, ошеломленные фотографиями Марея. Правда, «аэродинамическая» теория продержалась недолго — она рухнула под весом нового экспериментального материала. Брошенная с высоты бесхвостая кошка — история умалчивает, каким образом она лишилась этого естественного украшения, — приземлялась на лапы с той же ловкостью. Повторять опыт Ньютона, наблюдавшего падение золотой монеты н пера в вакууме, н бросать кошку в безвоздушное пространство не было нужды. В ход пошла теория начального толчка: кошка совершает пируэты наподобие акробата, используя начальный момент, полученный прн отделении от рук экспериментатора. Именно так «руководят» своим телом спортсмены в безопорном полете — прыгуны с вышки илн акробаты на батуде. Отрицая всякую возможность для спортсмена в прыжке или падении повлиять на движение своего центра тяжести, классическая физика остав ляет за такой «жнвон системой» право как угодно распоряжаться начальным моментом, полученным при толчке. Если же тело отделяется от опоры, не получив и малейшей скорости вращения, то все должно происходить в полном соответствии с канонами физики. Наиболее ясно они были изложены в капитальном труде знаменитого французского астронома Шарля-Евгения Делоне «Механика»: «Если мы предположим, что какое-нибудь живое существо изолировано в пространстве и к нему не приложено никакой внешней силы, то ие только это живое существо не будет в состоянии переместить свой центр тяжести, но, кроме того, для него окажется невозможным сообщить своему телу вращение около этой точки. В самом деле, как бы оно ни действовало своими мускулами, оно может развить только внутренние силы...» Мареевская же кошка, вовсю «действуя своими мускулами», и не думала подчиняться столь фундаментальному закону, даже когда ее бросали без всякого начального момента. Опыты физиолога и его последователей прикрыли для озадаченных физиков н эту спасительную лазейку. ВРАЛ ЛИ МЮНХГАУЗЕН? Скажем сразу: врал! И кошка только на первый взгляд нарушает установленный великими фнзнкамн порядок вещей. К чести теоретиков, они быстро разобрались в «кошачьем» феномене, н уже в начале нашего столетня пример с кошкой взят на вооружение авторами многих учебников по механике. Но — странное дело| — поведение этого домашнего животного и по сей день изумляет ученых и любителей. Время от времени в научной и популярной литературе мелькают сообщения о неразгаданном «секрете кошки». Вооруженные современными кинокамерами, исследователи без устали бросают потомков мареевской «перво-кошки», ищут бесхвостых зверьков, словом, проделывают путь, по которому давным-давно прошли пионеры... Начавшись в 1873 году, еще до рождения кинематографа, скоростная «киносъемка», а точнее — последовательное, с очень коротким интервалом фотографирование объекта, сразу же разрешила серьезный, но отнюдь не научный спор. На скачках в американском городе Сакраменто несколько болельщиков заключили крупное, тысячное парн. Им предстояло установить, отрывается лн галопирующая лошадь от землн всеми четырьмя ногамн. Роль судьи поручили Эдварду Мойбрнджу, руководителю фотографического отделения при геодезическом институте Сан-Франциско. Расставив вдоль беговой дорожки 24 громоздких аппарата и столько же белых экранов, Мойбрндж заставил открывать затворы самих лошадей. Для этого служили нитки, натянутые поперек дорожкн. Из полумиллиона отснятых пластинок удалось выбрать несколько, на которых был четко внден силуэт лошади, полностью оторвавшейся от землн. Окрыленный успехом на «азартной» ниве, Мойбридж нэдал книгу «Лошадь в движении», которая привлекла интерес научного мира, а затем монументальный 11-тамный труд «Движение живых существ» с 100 тысячами фотографий спортсменов, лошадей, птнц... Любопытные эксперименты, правда с уклоном в физиологию, провел в начале 60-х годов американец доктор Д. Макдональд. Он применил кинокамеру, снимающую со скоростью 1500 кадров в секунду. Такая скорострельность нужна для того, чтобы запечатлеть эволюции кошки, брошенной с минимальной высоты — 20—30 сантиметров. Весь полет занимает чуть больше 0,1 секунды н фиксируется прн съемке с обычной скоростью всего лишь на 8 кадрах. В фильме Макдональда процесс растягивался до 10 секунд; изображение было четким, «несмазанным». Стремясь к чистому опыту, исследователь полностью устранил начальный момент: подбрасывал кошку вверх. В этом случае она терпеливо, не пытаясь исправить свое положение, долетала лапами кверху до верхней точки и только потом совершала обычный маневр. Выяснилось, что воздушный «пилотаж» могут делать н малые котята. Падать на лапы они умеют, как только начинают бегать, в возрасте 3—4 недель. Итак, к каким же выводам, объясняющим физическую сущность «секрета кошкн», пришли последователи Марея? К тем же самым. Они исчерпывающе изложены, например, в известной книге выдающегося ученого н инженера В. Кирпнчева «Беседы о механике», изданной еще в 1907 году. Может ли человек, стоящий неподвижно на абсолютно гладком полу, повернуться относительно своей вертикальной оси? В ответе на этот коварный вопрос, который Кнрпичев ставит перед читателем, содержится решение кошачьей проблемы. Делоне утверждал, что если одна часть тела повернется вокруг осн в одну сторону, например влево, то другая часть должна повернуться вокруг той же осн вправо. Общий поворот всего тела не состоится. В действительности такое телодвижение вполне возможно. Достаточно поднять над головой руку, отвести чуть-чуть в сторону и сделать ею несколько энергичных вращательных движений — так, чтобы рука описывала конус. Помните «скамейку Жуковского» — непременный инвентарь физического кабинета любого вуза? Стоя на ней (таким образом устраняется трение 35 |
