Часть 1

Как верно взвесить на неверных весах?

Что важнее иметь: правильные весы или правильный разновес? Многие думают, что важнее весы, а на деле важнее разновес. Без правильного разновеса никак верно не взвесить; если же разновес правилен, то и на неправильных весах можно произвести вполне верное взвешивание.

К примеру, у вас имеются весы с коромыслом и чашками, и вы сомневаетесь, верны ли они. Тогда поступаете при взвешивании так. Кладете вещь, которую хотите взвесить, не сразу, а прежде помещаете на одну чашку какой-нибудь другой груз, потяжелее вашей вещи; на другую чашку ставите столько гирь, сколько надо для равновесия.

Когда это сделано, вы кладете вашу вещь на чашку с гирями. От этого чашка, конечно, перетянет, и для равновесия придется часть гирь с нее снять. Снятые гири и покажут правильный вес вещи. Понятно почему: ведь ваша вещь теперь тянет на чашке с такой же силой, с какой тянули перед тем гири; значит, вес их в точности одинаков.

Этот прекрасный способ верно взвешивать на неправильных весах был придуман нашим великим химиком Д. И. Менделеевым.

На платформе весов

Стоя на платформе уравновешенных десятичных весов, человек приседает. Куда двинется в этот момент платформа—вниз или вверх?

Платформа качнется вверх. Почему? Потому, что, когда мы приседаем, мускулы, увлекающие наше туловище вниз, тянут ноги вверх; от этого давление тела на платформу уменьшается, и она должна податься вверх.

Груз на блоке

Допустим, человек может поднять с пола груз в 100 кг (1ц). Желая поднять еще больший груз, он перекинул привязанную к грузу веревку через блок, неподвижно прикрепленный к потолку. Какой груз удастся ему поднять с помощью этого приспособления?

С помощью неподвижного блока можно поднять нисколько не больше, чем непосредственно, руками, а даже меньше. Когда я тяну за веревку, перекинутую через неподвижный блок, я могу поднять груз, не превышающий веса моего тела. Если я вешу меньше 100 кг, то поднять такой груз с помощью блока я не в силах.

Две бороны

Часто смешивают вес и давление. Между тем это вовсе не одно и то же. Вещь может обладать значительным весом и все же оказывать на свою опору ничтожное давление. Наоборот, иная вещь при малом весе производит на опору большое давление.

Из следующего примера вы сможете уяснить себе различие между весом и давлением, а заодно поймете и то, как нужно рассчитывать давление, производимое   предметом на свою опору.

В поле работают две бороны одинакового устройства: одна о 20 зубьях, другая — о 60. Первая весит вместе с грузом 60 кг, вторая — 120.

Какая борона работает глубже?

Легко сообразить, что глубже должны проникать в землю зубья той бороны, на которые напирает большая сила. (В первой бороне общая нагрузка в 60 кг распределяется на 20 зубьев; следовательно, на каждый зуб приходится нагрузки в 3 кг. Во второй бороне на каждый зуб приходится всего 120/60, то есть 2 кг. Значит, хотя вторая борона в общем тяжелее первой, зубья ее должны уходить в почву мельче. Давление на каждый зуб у первой бороны больше, чем у второй.

Квашеная капуста

Рассмотрим еще один несложный расчет давления.

Две кадки с квашеной капустой покрыты лежащими на капусте деревянными кругами с камнями. В одной кадке круг имеет в поперечнике 24 см и груз на нем 10 кг; в другой бочке поперечник круга равен 32 см, а груз равен 16 кг.

В какой кадке капуста находится под большим давлением?

Давление, очевидно, больше в той кадке, где на каждый квадратный сантиметр площади приходится больший груз. В первой кадке груз в 10 кг распределяется на площадь в 3,14X12X12 = 452 кв. см, и, значит, на 1 кв. см приходится 10000/452 , то есть около 22 г. Во второй кадке давление на 16000/804 то есть менее 20 г. Следовательно, в первой кадке капуста сдавлена сильнее.

Шило и зубило

Почему шило вонзается глубже, чем зубило, когда на оба орудия напирают одинаково?

Причина та, что при напоре на шило вся сила сосредоточивается на очень небольшом пространстве его острия. При надавливании же на зубило та же самая сила распределяется на гораздо большую поверхность. Пусть, например, шило соприкасается с материалом на поверхности в 1 кв. мм, а зубило — на пространстве в 1 кв. см. Если напор на каждый инструмент равен килограмму, то под лезвием зубила материал испытывает давление в 1 кг на 1 кв. см, а под шилом — в 1 :0,001 = 100, то есть 100 кг на 1 кв. см (потому что 1 кв. мм = 0,01 кв. см). Давление под шилом в сотню раз сильнее, чем под зубилом; ясно, почему шило вонзается глубже, чем зубило.

Вы поймете теперь, что, надавливая пальцем на иглу при шитье, вы производите очень сильное давление, нисколько не меньшее, чем давление пара в ином паровом котле. В этом же и секрет режущего действия бритвы: легкий напор руки создает на тонком острие бритвы давление в сотни килограммов на 1 кв. см — и волос срезается.

Лошадь и трактор

Тяжелый гусеничный трактор хорошо держится нередко на таком рыхлом грунте, в котором увязают ноги лошадей и людей. Это кажется многим непонятным — ведь трактор гораздо тяжелее лошади и куда тяжелее человека. Отчего же ноги лошади вязнут в рыхлой почве, а трактор не увязает?

Чтобы понять это, надо снова вспомнить различие между весом  и  давлением.

Глубже должна увязнуть не та вещь, что тяжелее, а та, у которой на каждый квадратный сантиметр опоры приходится большая нагрузка. Огромный вес гусеничного трактора распределяется на большую поверхность его гусениц. Поэтому на каждый квадратный сантиметр опоры трактора приходится всего какая-нибудь сотня граммов. А вес лошади распределяется на маленькую площадь под ее подковами, и оттого на 1 кв. см опоры приходится у нее более 1000 г — вдесятеро больше, чем для трактора. Неудивительно, что ноги лошади вдавливаются в почву и вязнут глубже, чем тяжелый гусеничный трактор. Многие из вас, наверное, видели, как для поездок по вязким, топким местам лошадям на копыта надеваются широкие «башмаки», которые увеличивают площадь опоры копыт, и лошадь вязнет гораздо меньше.

Ползком по льду

Если лед на реке или озере ненадежен, опытные люди передвигаются по нему не на ногах, а ползком. Почему они так делают?

Когда человек ложится, вес его, конечно, не изменяется, но площадь опоры увеличивается и на каждый квадратный ее сантиметр приходится меньшая нагрузка. Другими словами, давление человека на опору уменьшается.

Теперь понятно, почему по тонкому льду безопаснее передвигаться ползком,— при этом уменьшается давление на лед. Применяют также широкую доску, на которую ложатся при передвижении по тонкому льду.

Какой же груз способен выдержать лед, оставаясь целым? Величина груза, конечно, зависит от толщины льда. Лед толщиной 4 см выдерживает вес идущего человека.

Интересно, какая толщина льда нужна для устройства на реке или озере катка. Для этого достаточна толщина льда в 10—12 см.