Добрый вечер, дорогие читатели! Соскучились по временам, когда трава была зеленее, солнце ярче, а воздух чище? Тогда с вами рубрика настоящих фантазеров и выдумщиков – “Физика древних времен.”
В прошлой статье мы размышляли на тему того, чтобы современный человек делал в древности. В наших планах все ещё добраться из каменного века до настоящего времени, а может даже будущего, поэтому мы продолжаем!
Для начала, подведем итог того, что у нас имеется в настоящий момент и что мы умеем:
- Доступ к воде
- Возможность разводить огонь
- Каменные орудия труда
- Веревки
Чем богаты, так сказать. Но мы с вами люди разумные, поэтому будем двигаться только вперед!
Итак. Теперь, когда мы обеспечили себя базовыми потребностями, можно уже начать задумываться о комфорте. И вот, сидя в пещере у костра, кушая грибы и ягоды, мы вспоминаем, что в рассказах фантастах и разных фильмах, наши предки часто сражались не на жизнь, а на смерть с различными животными. От одной мысли о таком кровь стынет в жилах, не правда ли? Однако весь опыт цивилизаций заключен в нашей голове и мы сразу знаем как себя защитить, а заодно и поесть вкусного мяса. Вы правильно понимаете мысль, мы делаем оружие. У нас уже выходил пост про физику лука, так что отдельно описывать мы это не будем. Единственное - предложим вам простой способ самодельного лука, который в наших условиях возможно сделать.
1. Выберите длинную ветку. Она должна быть ровной, без трещин и повреждений. Оптимальная длина — 1,8 м. Обратите внимание: прут должен быть гибким, но не стоит брать зеленый — по сравнению с сухим он не столь прочен.
2. Найдите естественный изгиб. Для этого положите палку на землю и прижмите руками сверху и посередине. Прут повернется к вам естественным изгибом.
3. Ликвидируйте неровности. С помощью каменного ножа сгладьте неровности и снимите сучки. Если сверху пруток тоньше, чем снизу, срежьте верхушку лука: его толщина должна быть равномерной по всей длине.
5. Сделайте засечки для крепления тетивы. На расстоянии около 5 см от концов лука с помощью ножа сделайте зарубки. Они должны располагаться на внешней стороне лука.
6. Выберите и натяните тетиву. В качестве тетивы используем нашу самодельную веревку. Обратите внимание: тетива должна быть короче лука. Осторожно натяните тетиву и проверьте равномерность изгиба лука.
7. Изготовьте стрелы. Лучше всего подойдут тонкие сухие ветки. Длина стрелы должна быть равна половине длины лука. Очистите ветку от неровностей. С одной стороны ветки сделайте вырез, а другую — заострите.
Ура! Мы теперь можем заниматься охотой, есть жаренное мясо и защищать свой кров!
Теперь можно и о великом подумать. Когда речь идет о великих открытиях в области физики древних времен, невозможно не сказать про Архимеда. Он сделал множество открытий в области геометрии, предвосхитил многие идеи математического анализа. Заложил основы механики, гидростатики, был автором ряда важных изобретений. Именно его идеи помогут сделать наш физический труд более простым.
Мы сразу возьмем на вооружение два базовых инструмента: рычаг и блоки.
Начнем с самого простого – рычаг.
Простой рычаг состоит из жесткой балки, которая может свободно вращаться вокруг точки подвеса или опоры. В этой балке различают две части — плечо силы (к которому прикладывается усилие) и плечо сопротивления (на него передается усилие). Используется столь простой механизм следующим образом: нагружается одно плечо рычага или к нему прикладывается усилие, после чего достигается равновесие, или же система выводится из равновесия. Закон рычага устанавливает соотношение между силами, воздействующими на каждое плечо рычага, и длинами плеч: соотношение сил равно отношению расстояний от точек приложения этих сил до точки опоры. Данная пропорция и есть одно из главных достижений Архимеда. С помощью рычага и точки опоры можно сдвинуть абсолютно любой предмет. Не зря же великий грек говорил: «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю».
Таким образом мы с вами начинаем готовиться к постройке собственного жилища. Ведь жизнь в сырой пещере негативно сказывается на наших суставах….
Внимательный читатель вспомнит, что свое безопасное жилище мы хотели строить на каком-то уровне над землей. Это поможет избежать сырости, некоторых хищников. И тогда появляется вопрос: А как поднять тяжелые бревна? Мы же одни и никто нам не поможет. Но мы подготовили ответ и на это! Рычаг – не единственное открытие Архимеда, которое нам поможет на этом этапе. Теперь речь пойдет о полиспасте! Слово «полиспаст» — греческое, оно образовано из двух корней: «поли» — много и «спао» — тяну. Значит, «полиспаст» — это «многотяг», приспособление, позволяющее много тянуть. Для современного жителя это проще назвать блоком.
Блоки и системы блоков были известны человечеству с античных времен. Они служили для подъема грузов на высоту или перемещения грузов. Блоки выполняют важную задачу — изменяют направление действия силы и дают выигрыш в силе.
Блок — это простой механизм, который используют для преобразования силы.
Различают подвижный и неподвижный блоки.
Неподвижный блок представляет собой диск, который вращается вокруг своей оси, и имеет желоб по окружности. Желоб предназначен для скольжения в нем цепи, ремня, каната и т.д. У неподвижного блока ось закреплена, и при подъеме грузов не поднимается и не опускается.
Неподвижный блок можно представить в виде равноплечего рычага, у которого плечи сил равны радиусу колеса. Поэтому неподвижный блок не дает выигрыша в силе, а лишь позволяет менять направление действия силы.
Подвижный блок представляет собой диск, ось которого перемещается вместе с грузом. Можно представить в виде рычага с плечами разной длины. Подвижный блок дает выигрыш в силе в два раза и проигрыш в расстоянии так же в два раза. При использовании подвижного блока, нужно приложить в два раза меньше силы для подъема груза, но нить, к которой подвешен груз, должна быть в два раза длиннее.
Для увеличения эффективности используют системы блоков.
А что тогда из этого полиспаст? Полиспаст — это система блоков, в которой неподвижные и подвижные блоки соединены попарно и огибаются общей нитью (тросом, веревкой, цепью).
Полиспаст состоит из двух элементов:
Шкив — это блок, металлическое колесо, которое по внешнему краю имеет желоб для нити. Для легкого вращения шкива используют роликовые подшипники.
Гибкая связь — это нить (трос, цепь), которая огибает шкивы.
Принцип действия полиспаста основан на правиле рычага.
Неподвижный блок в полиспасте крепится к опоре и изменяет направление приложения силы, подвижный блок находится на стороне груза и дает выигрыш в силе. Массу груза поднимают, прилагая силу к нити, длина которой прямо пропорциональна выигрышу в силе.
Таким образом мы с вами сэкономим свои силы и сможем поднять необходимые нам грузы! Не будем разбирать методики вырезания блоков из дерева. Просто надо смириться с тем, что это займет достаточно много времени.
Знания знаниями, но большинство современных людей не так часто работает руками для создания каких-либо объектов. Так что здесь понадобятся только практика и упорство.
Теперь, дорогие читатели, сидя в своей пещере, вырезая из дерева блоки, мы будем радоваться, что ходили в школе на физику и заслушивались историями про смекалку Архимеда.
На этой позитивной и уютной ноте мы с вами и закончим сегодняшнее путешествие в древность. Подводим итоги:
- Мы научились делать лук
- У нас появилось мясо и шкуры животных
- Рычаг и точки опоры – наше всё
- Мы готовим блоки и веревки, чтобы строить себе дом.
Согласитесь, довольно недурно? Пишите в комментариях, чтобы вы на месте нашего вымышленного героя стали делать дальше! А мы обязательно этим и займемся.
