Математика и физика с Вестой

Впервые за 54 года наши прыгуны с трамплина на олимпиаде в Пекине заняли второе место. Помогли ли им законы физики? Давайте разберемся. Нам кажется вполне логичным, что попутный ветер позволяет совершать более далекие прыжки, но это, к сожалению, не соответствует истине. Лыжи, с точки зрения физики, похожи на крыло самолета. Парить спортсменам позволяет подъемная сила, которая создается за счет разности давлений воздуха над и под лыжами. Напомним, что подъемную силу открыл русский ученый Жуковский. Когда спортсмен спускается с трамплина, растет его скорость (потенциальная энергия превращается в кинетическую). На самых больших трамплинах скорость может достигать 100 км/ч. Набегающий с такой же скоростью встречный поток воздуха подхватывает прыгуна и позволяет ему парит как птице. Раньше спортсмены во время прыжка держали лыжи параллельно. Швед Ян Боклёв в 1986 году впервые развел их в форме V. Это увеличило поверхность соприкосновения со встречным потоком и дальность полета. Сегодня многие спортсмены используют Н-стиль и практически ложатся на одну плоскость с разведенными лыжами. И вот еще один нюанс из физики. Вечером прожектора нагревают воздух и возникают конвекционные потоки, которые могут помочь или навредить спортсменам. Сейчас мировой рекорд составляет 253,5 м., а установлен он Штефаном Крафтом на трамплине высотой 225 м. Будем надеется, что упорные тренировки и законы физики приведут наших спортсменов к новым победам!

Хочешь узнать как, любовь привела к технической инновации? Тогда читаем вместе эту удивительную историю. Как известно, впервые компас был изобретен в Китае. Он был похож на половник, который все время показывал на юг. Появившись в Европе, такая конструкция не произвела большого фурора и не получила распространения. Китайский компас усовершенствовал итальянец Флавио Жиойя шесть столетий назад. А толкнула его на это любовь. Молодой моряк тосковал по своей возлюбленной, голубоглазой красавице Анжелике. Ее отец, отважный капитан Доминико, наотрез отказался выдавать свою любимую дочь за простого моряка. Однажды корабль Доминико сбился с курса в тумане и разбился вдребезги о скалы. Из всей команды чудом спасся только один капитан. Вернувшись домой после крушения он дал страшную клятву. Моряк поклялся, что выдаст дочь только за того, кто изготовит особый прибор, способный указывать верный путь морякам даже во время шторма, когда Солнца и звезд не видно на небе. Долго думал Флавио над неразрешимой задачей и, наконец, придумал конструкцию компаса, которой мы пользуемся по сей день. Он прикрепил магнитную стрелку над бумажным кругом и по его краям нанес деления в градусах. Нарисовав "розу ветров", он преподнёс компас будущему тестю. Сердце старика смягчилось, и все закончилось веселой свадьбой. Темпераментные итальянцы, наверное, приукрасили эту историю, ведь по другой версии Флавио Жиойя был искусным ювелиром и создал современный компас просто так.

Саночники на олимпийской трассе развивают скорость до 160 км/ч и испытывают на виражах перегрузки до 5g. Как же можно увеличить скорость спортсменов? Санки движутся по трассе за счет скатывающей силы. Чем больше масса, тем больше проекция силы тяжести (скатывающая сила). По правилам, масса саней не превышает 23 кг для одиночных заездов. Если в соревнованиях участвуют женщины, то они должны весить не более 92 кг. Норма для мужчин – 115 кг. Можно надеть для утяжеления пояс или жилет, но установлены ограничения и для массы экипировки. Саночник в момент старта делает сильный рывок руками, отталкиваясь от стартовых ручек. Тем самым он уже на старте задает начальную скорость, зависящую от тренированности его рук. Движению саней, естественно, мешает сила сопротивления воздуха. Она увеличивается пропорционально квадрату скорости. Чтобы ее уменьшить спортсмену необходимо лежать горизонтально и использовать для ориентации только боковые зрение. Приподнятая голова увеличивает силу сопротивления. Силу трения можно уменьшить, нагревая полозья. Разогретые полозья плавят под собой лед и в зоне контакта с санями появляется пленка воды. Такой же способ применяют и в кёрлинге, когда натирают лед щетками. Вода играет роль смазки, уменьшающей силу трения. Однако температура полозьев ограничена правилами и измеряется до и после соревнований. Успехов нашим спортсменам на Олимпиаде в Пекине!

Приключения магнитной стрелки в Китае и Европе. Считается, что все изобретения древних были сделаны в Греции. Но и китайцы тоже постарались для человечества. Вот как описывает китайский летописец путешествие по пустыне Гоби почти 4 тысячи лет назад: Идет по бескрайним горячим пескам караван. Ох как трудно пришлось бы караванщикам, если бы они не захватили с собой глиняный горшок, который они берегут как зеницу ока, хотя в нем нет ни золота, ни жемчуга, ни слоновой кости. В сосуде с водой на деревянном поплавке лежит маленький камень. Когда он поворачивается, то все время одним концом указывает на юг. А это спасение для путников, если не видно звезд. Ведь этот камень направляет их по верному пути. В летописях также написано, что китайские мореплаватели использовали магнитный компас у себя на кораблях 400 лет до н.э. Он был очень похож на ложку или наш половник. Китайский энциклопедист Шон-Куа (1030-1093 г.) отмечал, что предсказатели натирают конец иглы магнитным камнем, чтобы придать ей свойство указывать на юг. Подобное трение о магнит - есть древнейший способ создания искусственного магнита. Только через тысячу лет намагниченная игла будет применятся в Европе в качестве компаса. Китайцы считали, что стрелка компаса притягивается к Полярной звезде. Европейцы же, как всегда, оказались сильны в теории. В 1269 году француз Перегрин в своем трактате написал, что магнитная стрелка поворачивается к полюсу. Он писал: "Полюсы магнитных камней получают силу от полюсов мира".