Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2007 № 12

Добавим к этому любопытную деталь, о которой, вероятно, догадывались в древности. Дальность полета тел, летящих по инерции, сильно зависит от сопротивления воздуха. Так, например, пуля, выпущенная из ружья со скоростью 1000 м/с, при отсутствии атмосферы пролетела бы 102 км. Сопротивление воздуха уменьшает дальность ее полета всего до 5 км…

Но для шарообразных тел определенного размера и скорости существует «коридор», при котором сопротивление воздуха ничтожно. Пудовые камни фрондиболы как раз попадали в этот коридор. За время полета они теряли не более 6 % своей кинетической энергии, производя при падении огромные разрушения.

Проверить всю эту нехитрую алгебру можно, если сделать настольную модель фрондиболы с рычагом из легкой и прочной метровой деревянной линейки, закрепленной на оси так, чтобы был возможен поворот на 45° (см. рис. 2). Тогда снаряд пролетит максимальное расстояние под самым выгодным углом к горизонту.

Модель фрондиболы из деревянной линейки метровой длины.

Расстояние от оси до точки крепления приводного груза равно 140 мм. Опускаясь, он разовьет скорость 1,4 м/с. Снаряд же, помещенный на длинном конце линейки в 860 мм от оси, разовьет скорость 8,6 м/с и пролетит около 8 м.

Для повышения дальности можно увеличить длину рычага. Но не следует забывать, что и сам рычаг при выстреле движется с большой скоростью, а после должен быть заторможен. При этом возникает удар по специально предназначенной для этого поперечной перекладине.

Как выяснили при испытании фрондиболы французские любители старины, удар этот быстро разрушает машину.

Чтобы избежать увеличения массы рычага, древние конструкторы на конце его прикрепляли пращу — кусок кожи с парой веревок. Под действием центробежной силы веревки натягивались, рычаг как бы удлинялся и дальность камнеметания резко возрастала. Воспользуемся этим способом и мы. Это позволит довести дальность броска примерно до 15 м.

Добавим, что на камни, выпущенные при помощи модели фрондиболы, «коридор малых сопротивлений» не распространяется. За время полета они теряют четвертую часть своей энергии.

Полиспаст — система из подвижных и неподвижных блоков — изобретен Архимедом. С тех пор он чаще всего применяется для подъема тяжестей. В полиспасте вес поднимаемого груза равномерно распределяется по веревкам, делится между ними. Потому, чтобы при помощи полиспаста удержать или поднять какой-либо груз, достаточно приложить силу, равную лишь небольшой части его веса.

Этим однажды воспользовался Архимед в «рекламных», можно сказать, целях. Он закрепил полиспаст на берегу, а его подвижную часть привязал к галере, на которой находился царь и 40 человек свиты, и потянул за свободный конец веревки полиспаста. Архимед не только вытащил галеру из воды, но и долго еще тащил ее по земле.

Для увеличения дальности стрельбы к длинному плечу рычага фрондиболы прилаживали пращу.

Поднимая груз полиспастом, мы во столько же раз проигрываем в пути и скорости, во сколько выигрываем в силе. Однако, если выпустить веревку из рук, то она помчится вверх со скоростью, намного превышающей скорость опускания груза. На это редко обращали внимание. Но в конце 1970-х годов в Англии был создан блочный спортивный лук. По концам дуги лука крепилась ось подвижных блоков. Проходящая по блокам веревка играла роль тетивы, толкающей стрелу. В отличие от обычной тетивы концы ее закреплялись на стержне, укрепленном у середины дуги.

Пара блоков могла увеличить скорость стрелы вдвое. Казалось бы, увеличивая число блоков, можно довести скорость стрелы чуть ли не до скорости пули. Однако этому мешает недостаток энергии дуги лука, да и сами блоки утяжеляют дугу. Она начинает выпрямляться медленнее, и скорость повышается всего на 10–20 %. Но и это немало, когда речь идет о рекордах спортивной стрельбы.

Некое подобие блочного лука можно сделать быстро и просто. Распилите старую деревянную лыжу вдоль на две одинаковые части. Соедините их вместе — и лук почти готов. Для соединения возьмите кусок твердого дерева бука или дуба, например, кусок старой паркетной доски.

Просверлив в каждой половинке лука по два отверстия, смажьте клеем и плотно стяните 6-мм болтами с гайками весь центральный узел (применять саморезы не следует, они при натягивании лука могут расколоть древесину).

Далее туго обмотайте место соединения толстой суровой ниткой с клеем. Клей следует выбирать только водорастворимый: ПВА, столярный, а еще лучше казеиновый. Нитка обязательно должна быть хлопчатобумажной, а во время намотки — слегка сырой. После высыхания она туго натянется и возьмет на себя те немалые силы, что возникают при натяжении лука.

Блочный лук можно сделать из старой лыжи.

Обрежьте дугу по своему росту, приладьте тетиву, и у вас получится дальнобойный английский лук. Историки отмечают, что именно он позволил Англии отстоять свою независимость и стать великой державой. Из этого же лука стрелял и знаменитый разбойник Робин Гуд.

Имея в своем распоряжении блочный лук, он бы совершил еще и не такие подвиги! Вы их можете совершить в своих играх от его имени. Добавьте лишь к луку пару блоков.

Современный блочный спортивный лук снабжается двумя некруглыми колесиками особой формы по концам. Сделать их в домашних условиях сложно. Однако ощутимый результат дадут и круглые дюралевые ролики, закрепленные с наружной стороны дуги при помощи легких стальных накладок. Концы тетивы присоедините к стержню на середине дуги лука.

Скорость стрелы увеличивают блоки, укрепленные на концах лука при помощи стальных накладок.

Центральный узел лука. При стрельбе на него действуют силы в несколько сотен кг. Для получения необходимой прочности этот элемент должен быть хорошо склеен, стянут болтами и нитками.

А.ИЛЬИН

Рисунки автора

ФИЗИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ

Свет и магнитное поле

Почти в каждом физическом кабинете есть набор для изучения поляризации света. В него входит несколько непонятных предметов, но два из них прямо-таки удивительны. Это два зеленоватых стеклышка в темной оправе (см. рис. 1 на следующей странице). Сложите их вместе и поверните. Поле зрения потемнеет, а потом станет почти совсем непроницаемо для света. Продолжайте вращать, и оно вновь станет светлым и ясным.

Эти странные стеклышки называются поляроидами. Дело в том, что световые волны колеблются в самых различных плоскостях. Поляроид же пропускает те из них, колебания которых лежат только в одной плоскости. Такой свет называется поляризованным.

Если поляроиды повернуты так, что их плоскости совпадают, то свет проходит беспрепятственно. Если же они взаимно перпендикулярны, то световой луч ослабляется почти в тысячу раз.

Но интересные эффекты можно наблюдать и держа в руках всего лишь один поляроид. Подойдите к застекленной витрине. Очень часто в ней отражается улица и то, что находится за стеклом, видно плохо. Немного поверните поляроид, и отражение если не все полностью, то в значительной мере исчезнет.

Каждому рыболову интересно узнать, есть ли в реке рыба. Но вода хоть и прозрачна, а дно увидеть нельзя. Мешает все то же отражение, на сей раз от волн. Посмотрите на воду через поляроид, и дно станет видно значительно лучше. Дело в том, что свет поляризуется, отражаясь от поверхности стекла или воды. Поворачивая поляроид, мы отфильтровываем этот мешающий нам свет. Этим свойством пользуются фотографы-профессионалы, ставящие на объективы своих аппаратов поляризационные фильтры.

Одиночный поляроид может заменить вам даже часы и компас. Посмотрите на небо в пасмурную погоду. В том месте, где должно быть солнце, вы увидите маленькую синюю восьмерку, окруженную желтой каймой (рис. 2). Причина этого явления нам неизвестна, так что мы охотно опубликуем ваши объяснения.

Поляроиды из набора снабжены специальными оправами для установки в универсальный проектор, и с ними можно проделать ряд красивых и занимательных опытов.

Поставим поляроиды на проектор и развернем так, чтобы свет через них не проходил. После этого в промежуток между ними внесите кусок обычного стекла, на экране появится его светлое, слегка окрашенное изображение. Объясняется это тем, что свет, пройдя через стекло, изменил наклон плоскости поляризации, и это позволяло ему пройти через скрещенные поляроиды.