Здравствуй, «Лучик!». Я научилась бросать плоский камень по воде. Интересно почему камень отскакивает от воды?
Из письма в редакцию
"Девочка спрашивает про солнышко и пляжик. А добрый дядечка в ответ про бомбы, стрельбу, метеориты и переломы с ушибами… Добро пожаловать в реальный мир..."
Тут, наверное, надо рассказать, как и кем делается журнал "Лучик". Вот, в частности, эту статью, вернее, этот ответ на вопрос читательницы, написал Александр Станиславович Червяков – человек умный и добрый, по образованию математик, но "ещё немножко" разбирающийся в астрономии, физике, истории, языкознании, читает на... (восьми, кажется?) языках помимо русского, музыкант, поэт, композитор, детский писатель. А ещё у него серьёзное хроническое заболевание, он живёт через боль. Часто прикован к постели. Но никогда не жалуется. И вот так, через боль, пишет статьи для "Лучика", пишет детские рассказы и повести, и никогда, нигде, ни в одном его слове вы этой боли не услышите, не почувствуете, всю он оставляет себе.
Зачем я это рассказываю? Не знаю. Наверное, его не предназначенное для чужих глаз предисловие про дядечку с бомбами навеяло...
Вообще, о закулисье "Лучика" можно рассказать много удивительного и неожиданного. Но, как говорил мой покойный тесть, "можно, но не нужно". Скажу лишь, что все эти истории – хорошие, истории о победе человеческого духа над слабостью, и касаются они не только "простых людей", но и тех, благодаря кому "Лучик" до сих пор существует "экономически" (и "политически"), а значит, это истории о том, что "на самом деле всё не так плохо, как в действительности"...
Однако ограничимся, с вашего позволения, пожеланием сил и вдохновения Александру Станиславовичу. И, как ни грубо это звучит, пожелаем ему больше ремиссий – хороших и разных! Держись, дорогой друг А.С. Тебе слово...
* * *
Многие взрослые и дети во время отдыха на воде очень любят бросать небольшие плоские камушки в воду – так, чтобы камень отскочил от воды как можно большее количество раз. Игру эту называют везде по-разному – кто «блинчики», кто «лягушки», кто «попрыгунчики». Игра эта, кстати, очень древняя – о ней упоминают ещё древнегреческие и древнеримские писатели!
...Кстати! Арнольд Бёклин был автором самой популярной картины начала ХХ века (не этой, другой). Репродукция её висела и в кабинете Ленина, и, извините, Гитлера, и в салоне гадалки мадам Грицацуевой, а Рахманинов посвятил ей симфоническую поэму... Что это за картина? Можно прочитать здесь!
У любознательных мальчишек и девчонок эта игра рано или поздно начинает вызывать вопросы – а, собственно говоря, почему камушек – даже не сильно тяжёлый! – вдруг начинает отскакивать от воды? Ведь камень в воде должен тонуть? И вообще – вода она жидкая, «мягкая», как что-то тяжёлое может от неё отскакивать? Вот надувной спасательный круг – другое дело, он лёгкий...
Чтобы любознайки удивились ещё больше, можно рассказать о том, что от воды могут отскакивать (или, как говорят военные, «рикошетировать», от старофранцузского «рикоше», то есть «повторяться») – внимание! – могут отскакивать артиллерийские снаряды! Причём ни грамма не хуже камушков – скажем, в литературе подробно описан случай, когда во время морских стрельб чугунное ядро калибра 16 сантиметров совершило по воде 22 «подпрыгивания». А уж представить себе предмет более «неплавучий», чем тяжёлое пушечное ядро, очень сложно.
Во время Великой Отечественной войны инженеры даже придумали, как использовать это явление – низколетящие бомбардировщики сбрасывали бомбы в воду, бомбы от воды отскакивали, а затем, совершив несколько горизонтальных «прыжков», поражали вражеские цели! Этот приём называли «топмачтовое бомбометание». Например, 16 июля 1944 года советские топмачтовые бомбардировщики успешно потопили немецкий крейсер «Ниобе».
А 17 мая 1943 года английские бомбардировщики во время операции «Большая порка» такими «прыгающими бомбами» сумели разрушить дамбы на реках Мёне и Эдер, за счёт чего временно парализовали производство стали на заводах Германии.
Впрочем, явление «отскока от воды» может наносить и вред – например, при неумелой посадке на воду гидросамолёта («летающей лодки») самолёт может отскочить от воды, причём сила отскока может даже сломать самолёту поплавки и вызвать тем самым серьёзную аварию...
Итак, перед нами налицо довольно странное физическое явление: массивные и часто совершенно «неплавучие» предметы вдруг начинают отскакивать от жидкой «мягкой» воды, как от твёрдой упругой поверхности! В чём дело?
Купаясь в бассейне, на речке или даже в ванной, проведите очень простой физический опыт. Сперва поднимите руку вверх, затем опустите в воду ладонью вниз – причём медленно и аккуратно. Рука погружается в воду совершенно спокойно, с небольшим тихим всплеском, практически без усилий. Затем сделайте то же самое, только двигайте рукой очень быстро, как можно быстрее! Ой, что это? Во-первых, ладони довольно-таки неприятно и даже больно, как будто мы шлёпнули по чему-то довольно твёрдому. Во-вторых, слышен сильный удар, хлопок! В третьих, при погружении под воду руку отталкивает вверх, руке тяжело, приходится прикладывать большое усилие...
Нетрудно, поразмыслив, сообразить – весь секрет заключается в скорости движения. Вода, как известно, состоит из огромного числа мельчайших частичек – молекул. Друг с другом эти молекулы связаны слабо, поэтому вода жидкая, «мягкая», как говорят учёные – «вязкая» среда. Если мы опускаем в воду какой-то предмет, он начинает «пихать» молекулы воды, расталкивать их, освобождать себе место. Потревоженные молекулы, в свою очередь, расталкивают другие молекулы, в итоге вода «расступается» и пропускает предмет внутрь.
Но что произойдёт, если наш предмет движется с более высокой скоростью? В этом случае молекулы воды попросту «не успевают» расступиться, «раздвинуть» расположенные рядом молекулы. Возникает уплотнение, зона повышенного давления (жидкая вода, как известно учёным, среда вязкая, но при этом практически несжимаемая) – поэтому вода вдруг становится упругой, как резина. А если скорость ещё выше? Тогда вода становится и вовсе твёрдой, как бетон или гранит!
Об этом явлении очень хорошо знают тренеры по плаванию, а особенно по прыжкам в воду. Видели в бассейне плакат «без разрешения тренера прыгать в воду с бортика строго запрещается»? А почему? Потому что даже если прыгнуть с бортика (то есть с высоты около метра) неудачно, «животом», то можно очень сильно (и очень больно) удариться о воду!
При прыжке с трёхметровой вышки тело пловца перед самым входом в воду достигает скорости около 30 километров в час. С пятнадцатиметровой вышки – уже 60 километров в час! И тренеры учат пловцов и прыгунов «входить» в воду при прыжке максимально аккуратно, «солдатиком», «острым карандашиком», «ласточкой», «рыбкой» (физики скажут – «с наименьшей площадью соприкосновения»), потому что если упасть в воду с такой скоростью «блинчиком», дело закончится в лучшем случае больницей.
При скорости столкновения с водой свыше 110 километров в час прыгуна не спасёт даже «солдатик» или «ласточка». Предельной высотой для прыжка человека (причём тренированного профессионального прыгуна-экстремала!) в воду считается 75 метров. Даже при самом аккуратном и «вертикальном» входе в воду удар будет такой силы, что человек получает сильнейшее сотрясение мозга, многочисленные ушибы и переломы, теряет сознание и тонет. Грустно, но факт. А уж неумелый, неграмотный прыжок в воду может оказаться смертельным даже при казалось бы совершенно безобидном «я только с мостика» или «я просто с пристани»...
Ну а если скорость столкновения с водой и вовсе запредельная, «космическая»? Скажем, как при падении в океан метеорита из космоса? Очень многие почему-то думают, что если метеорит упадёт в воду, то последствия для Земли будут совершенно незаметные. То есть сравнивают падение метеорита с падением обычного камня – на землю и в воду. Однако в том-то и дело, что метеорит – камень совершенно необычный за счёт своей сумасшедшей скорости. Скорость 20 километров в секунду – это для космоса «так себе». Там может быть и 50, и 80, и 100 километров (!!) в секунду. При такой скорости столкновения вода ничуть не мягче чугунной или гранитной плиты, и при ударе о воду метеорит взорвётся с точно такой же страшной силой, как если бы врезался в скалу.
Кстати! А почему вообще метеориты взрываются? В них что, разве динамит есть? Читайте об этом здесь.
Итак, почему при игре в «блинчики» камень отскакивает от воды? Потому что игрок сообщает камню высокую скорость – причём движение камня происходит «вдоль» поверхности воды, как говорят физики, у камня «высокая горизонтальная скорость и низкая вертикальная скорость». При таких условиях вода ведёт себя, как упругое твёрдое тело – и камень отскакивает, причём снова и снова. Камень, наконец, провалится под воду и утонет, когда его горизонтальная скорость упадёт ниже определённой величины. Обратите внимание – если камень просто швырнуть в воду вертикально (или даже почти горизонтально, но неудачно), прыгать он не будет! Плюх – и утонул. Потому что в этом случае сила отталкивания от воды при ударе оказывается меньше вертикальной инерции камня, стремящейся погрузить камень как можно глубже.
Второй важный момент – это площадь поверхности, которая сталкивается с водой. Чем она выше – тем выше вероятность отталкивания, особенно на относительно низкой скорости. Именно поэтому опытные игроки в «лягушки» всегда подбирают камушки плоские. Однако этот момент всё-таки имеет меньшее значение – вспомните про совсем неплоские «круглые» пушечные ядра или авиабомбы, которые при высокой горизонтальной скорости прекрасно отскакивают от воды. Скажем, английские бомбардировщики сбрасывали свои «прыгающие бомбы» с высоты 18 метров при скорости полёта 400 километров в час. Таким образом, при соприкосновении с водой горизонтальная скорость у бомбы была около 400 км/ч, а вертикальная – «всего» порядка 60 км/ч. И сделанная из стали бомба отскакивала от жидкой воды, будто резиновый мячик от твёрдого покрытия в школьном спортзале!
Читайте дальше:
Самая загадочная звезда во вселенной
