Бруно Донат - Физика в играх
Когда вы смотрите из окна вагона, вам кажется, что поезд стоит, а поля, деревья и дома быстро бегут, и только тряска вагона мешает вам поддаться этому обману. Трудно отделаться от обмана, глядя с моста на воду, так как в этом случае ничто не нарушает впечатления.
На этом же основан ежедневный оптический обман, которому поддаются все люди, хотя и знают сущность явления. Это кажущееся нам движение солнца и светил вокруг земного шара. Очень часто нам кажется, что неподвижные предметы движутся.
На рис. 89 видны несколько концентрических кругов, промежуток между которыми равен толщине кругов. Если вы пристально посмотрите на рисунок и при этом будете слегка вертеть книгу, круги немедленно начнут вращаться по направлению движения книги. Если вы так же пристально посмотрите на начерченный рядом круг с зубцами, вам покажется, что они бегут в направлении противоположном движению книги.
Рис. 89
Еще интереснее рис. 90. Шесть концентрических кругов окружают зубчатое колесо. Здесь обман зрения поразителен. Если вы будете вращать рисунок, вы увидите, что концентрические круги бегут в том же направлении, что и книга, а зубчатое колесо вращается в обратную сторону.
Рис. 90
Стробоскоп. Видимые нами в кино движущиеся изображения также основаны на обмане зрения. Демонстрирование движущихся изображений основано на том, что перед глазами проносится последовательный ряд картин, очень мало отличающихся друг от друга. Наш глаз может отличать различные предметы только тогда, когда ему показывают их не больше десяти — двенадцати в секунду. Если перед глазом проносится большее число почти одинаковых изображений, отличающихся друг от друга, как последовательные положения движущегося предмета, то нам кажется, что мы видим движущийся предмет.
Чтобы лучше понять действие кино, вы можете проделать следующий опыт. Прибор для этого опыта — очень забавная игрушка. На рис. 91 показан кружок, вырезанный из плотного картона. Диаметр его может быть взят в 30–40 сантиметров.
Рис. 91
Разделите этот круг радиусами на 18–20 частей. На расстоянии 3 сантиметров от краев кружка прорежьте короткие щели шириной примерно полсантиметра. Под прорезанными щелями, на совершенно одинаковом расстоянии от центра кружка, приклейте ряд картинок, нарисованных так, чтобы каждая соседняя картинка немного отличалась от предыдущей. Можно нарисовать, например, кузнеца, постепенно, на каждой картинке, все ниже и ниже опускающего молот и сгибающегося при этом. Когда вы начнете вращать круг перед зеркалом и будете смотреть в прорезы кружка на изображения в зеркале, вам покажется, что кузнец ожил. Он усердно бьет молотом, и вы совсем не видите тех отдельных картинок, которые сами рисовали.
Может быть, вам трудно нарисовать фигуру кузнеца; тогда можете сделать рисунки маятника так, чтобы первое изображение было близко к последнему, как показано на рис. 91, внизу. На этом рисунке видно, как укрепить кружок на изогнутой проволоке, на которой он может вращаться между двумя кусочками пробки.
Со сложными рисунками опыт удается плохо, так что не старайтесь изображать большие картины.
Для того чтобы с помощью стробоскопа можно было рассматривать различные самодельные картинки, нарисуйте их на отдельных кружках плотной бумаги, а потом прикалывайте эти бумажные кружки к картонному кругу стробоскопа. Вы скоро сможете собрать себе коллекцию различных стробоскопических картин.
Птица в клетке. Еще один опыт показывает, что глаз удерживает на некоторое время впечатление виденного даже тогда, когда предмет уже исчез. На одной стороне небольшого белого кусочка картона нарисуйте клетку, а на другой стороне — птицу.
Рисунки должны находиться друг против друга так, что, если бы вам удалось увидеть сквозь картон оба рисунка, птица оказалась бы в перевернутой клетке.
Если к двум сторонам этого картонного кружка вы привяжете по нитке и ими будете вращать картонку, перед вашими глазами будет появляться то рисунок птицы, то рисунок клетки. Не успевая различить их отдельно, вы увидите птицу, сидящую в клетке.
Таким же образом вы можете нарисовать себе множество различных веселых картинок.
Оптические обманы из-за сильного освещения. Каждое сильно освещенное тело кажется больше, чем оно есть в действительности. Объясняется это тем, что световые лучи, дающие на сетчатке глаза изображение освещенного предмета, раздражают не только те нервы, которые непосредственно встретили изображение, но и окружающие их: близкие — больше, более отдаленные — меньше. Это называется иррадиацией.
Кто видел на берегу моря закат солнца, тот, наверное, наблюдал такое явление. Заходящее солнце кажется погружающимся в воду не на самом горизонте, а перед ним, и даже кажется, что суда, находящиеся на горизонте, могли проплыть за солнцем (рис. 92, вверху).
Рис. 92
Если вы станете потихоньку опускать свечу позади темного цветного стекла, вы будете видеть верхнюю часть пламени яркой и нижнюю, находящуюся за стеклом, тусклой. Часть пламени за стеклом покажется вам уже, чем верхняя, потому что эта часть не вызывает в глазах явления иррадиации (рис. 92, внизу). Вы легко поймете теперь, что трудно сравнивать величины различно освещенных предметов.
Отойдите от стола на три шага и решите, какой из двух кружков рис. 93 больше. Белый левый кружок отражает большее количество световых лучей, поэтому он кажется значительно больше своего действительного размера. На самом деле диаметр его точно равен диаметру соседнего черного кружка. По этой же причине белая женщина на черном фоне кажется больше, чем совершенно черная соседка, хотя они также совершенно одинаковы.
Многие из вас, вероятно, замечали, что при новолунии часто бывает виден не только блестящий серп, но и остальная часть луны, пепельно-серого цвета. Зная, что и серп и другая часть луны, так сказать, «начерчены» одним радиусом, вам все же кажется, что рожки серпа как бы обнимают остальную часть луны. Это явление показано на рис. 93, внизу. В действительности на небе рожки серпа выступают еще яснее.
Прочтя о многих примерах оптических обманов, вы, может быть, подумаете, что все, что мы видим вокруг себя, на самом деле не такое, каким нам представляется.
Рис. 93
Но дело в том, что мы располагаем еще многими другими чувствами, которые взаимно дополняют и контролируют друг друга. Если отдельные наши чувства несовершенны и их легко обмануть, то, взятые вместе, они дают нам возможность более правильно видеть окружающую нас природу.
Глава пятая Опыты с электричеством
Как добыть электричество. В наше время мы видим работу электричества на каждом шагу. Электрический свет обращает ночь в день. Электричество поднимает тяжести. Оно мчит их по рельсам. Оно приводит в движение тысячи машин, нагревает печи; оно передает нашу речь за океан на другие материки.
Но для того чтобы электричество помогало нам во всем, мы сами предварительно должны затратить работу. Для добывания электрической энергии работают специальные машины, в электрических батареях расходуются материалы. Всегда для получения электрической энергии мы должны затратить работу или израсходовать какую-нибудь другую энергию.
Попадалась ли вам когда-нибудь гуттаперчевая расческа? По виду это очень простая вещь, ничего особенного в ней нет, она черная, гладкая, гибкая. Но стоит потереть ее шерстяной тряпкой или шелковым платком — и в ней возникает новое свойство. Правда, по виду она не изменяется, разве становится только более блестящей. Но новое свойство расчески легко обнаружить.
Попробуйте поднести натертую расческу к мелкам обрывкам папиросной бумаги. Вы увидите, что они быстро подскочат и прилипнут к ней. В расческе появилась какая-то удивительная сила. В древности люди думали, что эта сила есть только в янтаре, в котором впервые было подмечено свойство притягивать легкие тела, если янтарь предварительно натереть.
После того как мы затратили некоторую работу — натирали расческу, — она, как принято говорить, наэлектризовалась и стала притягивать к себе ненаэлектризованные предметы. Свойства многих предметов электризоваться трением мы подтвердим еще на ряде других опытов.
Сургуч и мыльный пузырь. Чем легче тело, которое мы хотим притянуть наэлектризованным предметом, тем, конечно, оно лучше притягивается и тем с большего расстояния его можно притянуть. Очень хорошо получаются опыты с мыльными пузырями.
Рис. 94
