Летом Эйфелева башня подрастает на 12-15 сантиметров. Зимой возвращается к первоначальной высоте. Всё дело в самом обычном тепловом расширении металла — законе физики, который работает везде.
Как это происходит
При нагревании атомы железа начинают колебаться активнее, расстояние между ними увеличивается. Для железа коэффициент линейного расширения составляет 11,3×10⁻⁶ на градус Цельсия. Цифра кажется мизерной — метровый железный стержень при нагреве на градус удлинится всего на 11 микрометров.
Но Эйфелева башня — не метровый стержень. При высоте 324 метра и парижских температурных колебаниях от зимних -25°C до летних +40°C башня легко меняет высоту на 12-15 сантиметров. А на солнце металл может прогреться ещё сильнее.
Интересно, что башня не просто растёт вверх. Солнце нагревает одну сторону больше другой, поэтому верхушка отклоняется от нагретой стороны примерно на 7,5 сантиметра. Каждый день башня поворачивается, как подсолнух — только наоборот.
Что учли французские строители
Когда в 1889 году инженеры Морис Кехлен и Эмиль Нужье строили башню по проекту Гюстава Эйфеля, они заранее просчитали все температурные нагрузки. В конструкцию заложили специальные компенсаторы, которые позволяют металлу спокойно расширяться и сжиматься.
Материал выбрали тоже с умом. Пудлинговое железо достаточно прочное, но относительно лёгкое. Вся башня весит 7300 тонн, а воздух внутри неё — 6300 тонн. Почти одинаково!
Российские великаны тоже "дышат"
У нас в России есть свои впечатляющие высотки, и они тоже подчиняются законам физики.
Останкинская телебашня — 540 метров железобетона и металла. При её строительстве конструктор Николай Никитин специально предусмотрел систему стальных тросов для компенсации теплового расширения. Плотность тросов с южной стороны больше, поскольку юг нагревается от солнца сильнее.
Шуховская башня на Шаболовке — 160 метров ажурной стальной конструкции весом всего 240 тонн. Для сравнения: Эйфелева башня при меньшей высоте весит в 30 раз больше! Владимир Шухов придумал гениальную гиперболоидную конструкцию, которая не только экономит металл, но и отлично справляется с температурными нагрузками.
Тепловое расширение в быту
Классический пример — заевшая дверь. Зимой дверь закрывается нормально, а летом цепляется за косяк. Деревянная дверь и металлические петли расширились от жары на доли миллиметра — этого хватило для появления проблемы.
Или банки с заготовками. Металлическая крышка расширяется при нагреве быстрее стеклянной банки. Поэтому заевшую крышку легче открыть, если подержать банку под горячей водой — крышка расширится больше горлышка.
Многие замечали: летом сложнее накачать велосипедные колёса до нужного давления. Воздух в камере нагревается и расширяется, создавая дополнительное давление.
Как это учитывают строители
Современные инженеры обязательно закладывают тепловое расширение в проекты.
Мосты строят с компенсационными швами — зигзагообразными щелями в покрытии. Без них летом мост мог бы «выгнуться горбом» от расширения металла.
Железнодорожные рельсы раньше укладывали с зазорами между стыками — поезда так и стучали: «та-там, та-там». Сейчас рельсы сваривают в длинные плети, но компенсаторы всё равно оставляют через каждые несколько километров.
В небоскрёбах предусматривают, что здание может «гулять» на несколько сантиметров в зависимости от погоды. Поэтому лифтовые шахты делают с запасом, а коммуникации прокладывают с изгибами.
Интересные факты об Эйфелевой башне
Но вернемся во Францию. Башню перекрашивают каждые 7 лет, тратя около 60 тонн краски. Красят не одним цветом — снизу темнее, сверху светлее, чтобы на фоне неба башня выглядела равномерно.
На втором этаже есть стеклянный пол на высоте 57 метров. Говорят, даже у тех, кто не боится высоты, коленки начинают дрожать.
Ежегодно башню посещают больше 7 миллионов человек — это самая посещаемая достопримечательность Франции. А ещё на башне работает метеостанция, которая ведёт наблюдения уже больше века.
Получается, Эйфелева башня — это гигантский термометр в центре Парижа. По её наклону можно определить, с какой стороны сегодня припекает солнце.
В следующий раз, когда увидите заевшую дверь летом или заметите компенсационный шов на мосту, вспомните об Эйфелевой башне. Одна и та же физика работает везде — от квартирных замков до символов мировой архитектуры.
Пишите в комментариях, были ли вы во Франции и рассказывали ли учителя физики вашим детям этот факт про Эйфелеву башню?