Юный техник 1990-12, страница 72

1

ШАРИК НА ПРИВЯЗИ

Воздушный шарик заполнен не гелием или водородом, а обыкновенным воздухом. Но в помещении, где нет ветра, даже сквозняка, он поднимается под потолок. К горловине не привязана и длинная нитка — обычная привязь. Тем не менее подъем вверх и его перемещение в любую сторону все-таки возможны. Невероятно? Вовсе нет, если хорошо знаешь физику.

Прежде чем познакомиться с физической сущностью явления, которое использовал американский изобретатель С. Фридмен — автор этой забавной игрушки, предлагаем проделать два простых опыта.

Один из них проведите в ванной комнате. Наполните ванну более чем наполовину водой. В струю воды, вытекающую из крана, бросьте шарик от настольного тенниса. Легкий шарик не всплывет, как следовало бы ожидать, а погрузится. Струя воды будет его топить, не выпуская из своих цепких объятий.

Другой опыт еще проще. Возьмите короткую изогнутую под прямым углом трубку с воронкой на конце. Положите в воронку тот же шарик и подуйте в трубку. Шарик взлетит над горловиной, да так и будет парить в воздухе, пока у вас хватит воздуха в легких.

Оба опыта раскрывают сущность физического явления, объясненного в свое время Д. Бер-нулли. Чтобы лучше его уяснить, обратимся к рисункам 1—4. Воздушная струя (в принципе это может быть и водяная струя) обтекает шарик. По закону Бернулли известно, что в тех местах, где скорость потока ниже, давление больше, и наоборот. Самой высокой скоростью в нашем случае

б*

обладают частицы воздуха в центральной части потока. На краях скорость меньше, поскольку поток там подтормаживается частицами среды, окружающими струю. Следовательно, давление во внешней части потока больше, чем в центре. Вот и получается, что шарик, если сгруя обтекает его строго по оси, находится словно в лунке. Стоит ему невзначай отклониться от центра, как возрастающая боковая сила давления возвращает его назад. И дальше, если подвести струю воздуха к шарику даже сбоку, силой давления он будет втягиваться в нее. Так оно и происходит в описанных выше опытах, так и в игрушке Фридмена. Только для увеличения эффективности нужны определенные условия. Какие? Давайте разберемся.

Первое. Шарик не должен кувыркаться в воздухе как попало. Это условие решается просто. К горловине дополнительно крепится пенопластовое основание с тремя опорами, как прказано на рисунке. Хотя и небольшой оно массы, а все же удерживает шарик в устойчивом положении. И второе условие — струя воздуха должна быть достаточно сильной. Добиться этого можно, используя мощный вентилятор.

А чтобы управлять полетом, потребуется пульт — его вы тоже видите на рисунке. Внимательно разберитесь в кинематической и электрической схемах. Ничего сложного тут нет, и дополнительных комментариев не требуется. Добавим только, что Левая рукоятка служит для регулирование частоты вращения лопастей вентилятора, а значит, силы воздушной струи. Для простоты назовем ее рукояткой газа. Правая рукоятка меняет положение вентиля-

67