Добрый вечер !
Сегодня я предлагаю поговорить о некоторых вещах не явных, на первый взгляд, но, тем не менее, заслуживающих пристального внимания.
№1.
Допустим, что Вы, со своими товарищами, решили связать большой плот из круглого леса и на нем спуститься по течению реки вниз. Вы рассчитываете на путешествие по реке сроком на недельку - вторую.
Итак, вы напилили достаточно круглого леса. На плаву , собрали бревна в большой и крепкий плот. А лесник не чинил вам препятствия, поскольку всю неделю, пока Вы строили плот, он обильно принимал внутрь себя огненную воду, припасенную вами для этой цели впрок. Ну, а плот получился на славу. Большой и массивный, он легко нес на себе несколько человек с палаткой и прочим скарбом, так необходимым в длительном путешествии.
И вот все уже позади. Вы плывете по реке, вниз по течению. Наступили густые сумерки. Ваш товарищ, находясь на "носу" плота, попросил Вас бросить ему деревянный молоток, чтобы закрепить какую - то снасть на передней части плота. Вы бросили ему молоток, но слишком сильно. Молоток перелетел через весь плот и шлепнулся в воду, в нескольких метрах от плота, впереди него по ходу. Вы закрепили снасть другими подручными средствами, а молоток решили поискать завтра утром, когда станет светло. Ну где его искать ночью в темноте! Справедливо решив, что и плот, и молоток река несет на себе с одинаковой скоростью, вы легли спать. Как вы думаете, что увидят путешественники утром:
а). Расстояние между плотом и молотком не изменилось и осталось прежним, каким и было накануне вечером.
б). Легкий молоток река унесла еще дальше от плота вперед, расстояние между ними увеличилось.
в). Плот " догнал" молоток или расстояние между плотом и молотком сократилось.
№2.
Все поливали грядки водой, под напором, из шланга. Конечно неоднократно замечали, что струя воды летит дальше всего, если шланг держать под углом в 45% к горизонтальной плоскости. Под углами в 30% и 60% , струя воды падает уже ближе, но на одинаковое расстояние от поливальщика. Если шланг установить вертикально в верх, то вода накроет самого поливальщика и обольет его с головы до ног. Вы могли наблюдать это неоднократно. Хорошо.
А теперь попросим военных людей установить ствол своего зенитного орудия строго вертикально. Подождем, когда установится безветренная погода, ну эдакий полнейший штиль. Попросим солдатика выстрелить из орудия.
Давайте оценим ситуацию. Снаряд из зенитного орудия может достигать значительной высоты. ( До 15 км.). А время нахождения снаряда в воздухе может составлять десятка, два- три, секунд. ( Снаряд летит в верх и , затем, падает на землю.). Пока снаряд зенитки находится в воздухе, орудие успевает переместиться вместе с Землей в восточном направлении на несколько сотен метров, поскольку планета Земля успеет немного повернуться вокруг своей оси вращения. Отсюда возможны выводы:
а). Снаряд вылетит из ствола орудия в верх и упадет на то место где находится орудие. Но за время, пока он находится в воздухе, планета Земля успеет немного повернуться вокруг своей оси, а орудие , успеет " переместиться" в восточном направлении на несколько сотен метров. Поэтому , снаряд упадет западнее орудия на эти же несколько сотен метров.
Мы понимаем, что такой вариант маловероятен. Вылетев из канала ствола, снаряд, полетит не строго вертикально в верх, а будет еще перемещаться в восточном направлении, стремясь упасть в то место, где, в последствии, окажется орудие. (И орудие, и снаряд еще до выстрела имеют одинаковую горизонтальную скорость, обеспеченную им вращением Земли). Поэтому:
б). Рассмотрим этот вариант подробнее. Если бы отсутствовала атмосфера Земли, снаряд,описав высокую кривую дугу, упал бы в точности на то место, где окажется орудие после поворота Земли вокруг своей оси вращения. Ну, а чем может помешать атмосфера движению снаряда?
Оная оказывает сопротивление движению снаряда только при его движении в вертикальном направлении полета. Поэтому дуга, по какой двигается снаряд в атмосфере, будет заметно ниже, чем та, когда снаряд двигается в отсутствие атмосферы, и только ! А на движение снаряда в горизонтальном направлении, атмосфера не оказывает никакого влияния. ВЕДЬ МЫ ПРОИЗВЕЛИ ВЫСТРЕЛ ТОГДА, КОГДА ВОЗДУХ, В НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ БЛИЗОСТИ ОТ ОРУДИЯ, ДВИГАЛСЯ С РАВНОЙ СКОРОСТЬЮ, ЧТО И ОРУДИЕ И ВСЕ ПРЕДМЕТЫ РАСПОЛОЖЕННЫЕ НА ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ, В ПРЕДЕЛАХ ВИДИМОСТИ. И НИКАКОГО ВЕТРА МЫ НЕ ОЩУЩАЛИ ПОЭТОМУ, И ДАЖЕ ЕГО МАЛЕЙШЕГО ДУНОВЕНИЯ.. Это состояние атмосферы мы назвали полнейшим штилем. ПОЭТОМУ , ВОЗДУХ НЕ ДОЛЖЕН СОЗДАВАТЬ ПОМЕХУ ДВИЖЕНИЮ СНАРЯДА В ЕГО ГОРИЗОНТАЛЬНОМ НАПРАВЛЕНИИ. ( ВЕДЬ И СНАРЯД, И ОКРУЖАЮЩИЙ ЕГО ВОЗДУХ, ДВИГАЮТСЯ С ОДИНАКОВОЙ СКОРОСТЬЮ В ОДНОМ И ТОМ ЖЕ НАПРАВЛЕНИИ!).
В этих условиях, снаряд, описав дугу, просто "обязан" упасть в жерло пушки. ( Это образно говоря !). Но этого не произойдет потому, что в наших рассуждениях упущена какая- то важная " мелочь". Найдем ее, тогда мы сможем озвучить окончательный и правильный вариант ответа:
в). - ?
----------------------------------
Здесь я предлагаю сделать паузу и, не спеша, подумать о выше прочитанном.
Если Вы уже достаточно хорошо обдумали предложенные мною темы, то, позвольте, и я начну излагать свои рассуждения. Начнем с плота и молотка.
№1.
Безусловно, и плот, и деревянный молоток плывут по реке со скоростью течения воды в реке. Это их основная скорость. Но необходимо рассматривать реку еще и как небольшую горку. Вот с этой горки и плот, и деревянный молоток еще и скользят (Или съезжают, если угодно), приобретая небольшую добавочную скорость плюс к своей основной. Надо отметить, что более массивный плот будет скользить с большей скоростью, чем легкий молоток, по этой водной горке. Поэтому, совершенно очевидно, что суммарная скорость плота будет выше суммарной скорости деревянного молотка. Плот догонит молоток, рано или поздно. Это, всего лишь, вопрос времени !
Если есть сомнения, то вспомните как падают тела в воздушной среде. Бросим с высоты, 15 - 20 км., два железных шара одинакового диаметра. Один, пускай, будет пустотелый, а другой - монолитный. (Очевидно, что пустотелый шар - относительно легкий, а монолитный - тяжелый). Оба шара начнут свое падение с одинаковым ускорением. Очень скоро (Через несколько секунд), возрастающее сопротивление воздуха сделает падение легкого шара уже без ускорения. С того момента, когда ускорение легкого шара станет нулевым, он будет, в дальнейшем, падать уже с равномерной скоростью, ранее уже набранной. Тяжелый шар будет, еще некоторое время, продолжать падать с некоторым ускорением, увеличивая свою скорость. Но более плотные слои воздуха и его ускорение сделают нулевым. С этого момента и тяжелый шар будет падать с равномерной скоростью. НО К ЭТОМУ МОМЕНТУ ТЯЖЕЛЫЙ ШАР НАБЕРЕТ ЗАМЕТНО БОЛЬШУЮ СКОРОСТЬ, ЧЕМ ЛЕГКИЙ ШАР ! Поэтому дистанция межу шарами будет только увеличиваться с каждой секундой их дальнейшего падения !
№2.
Воздух не оказывал бы помеху полету снаряда в горизонтальном направлении, если бы он, во всем своем объеме, двигался бы с одинаковой скоростью.
Поясню. Только нижние слои воздуха, непосредственно приближенные к земной поверхности, увлекаются ею во вращательное движение. В этом деле хорошо помогают высокие деревья, постройки, различные складки местности и прочее. Плотность воздуха, относительно, не велика. Связь между молекулами воздуха - мала. Слои воздуха, с высотой, все слабее участвуют в общем вращательном движении. Образно говоря, высокие слои воздуха, как бы, находятся в покое. Вот эти покоящиеся слои воздуха и создают некоторую помеху снаряду, когда он описывает дугу в горизонтальном направлении. Поэтому снаряд не сможет долететь до пушки на несколько десятков метров.
Вывод:
в). Снаряд, выпущенный из пушки вертикально в верх, упадет западнее ее на расстоянии только нескольких десятков метров, но никак не нескольких сотен метров и, конечно же, не в само жерло орудия.
Почувствуйте разницу !
Если мои рассуждения покажутся слабыми, кому - нибудь, то буду только рад конструктивной критике в свой адрес!
Благодарю за внимание. До встречи !