{}

Г. И. ФАЛЕЕВ и А. В. ПЕРЫШКИН

ФИЗИКА
УЧЕБНИК ДЛЯ СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
5-й ГОД ОБУЧЕНИЯ

Издание второе, переработанное

УТВЕРЖДЕНО КОЛЛЕГИЕЙ НКП РСФСР

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧЕБНО-ПЕДАГОГИЧЕСКОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
МОСКВА • 1933

ГЛАВА ПЕРВАЯ.
ПРОСТЕЙШИЕ ИЗМЕРЕНИЯ.

1. Чтобы овладеть наукой и техникой, надо научиться измерять. При постройке домов, станков, машин, при изготовлении предметов домашнего обихода необходимо уметь измерять величину применяемых при этом материалов. Самые разнообразные измерения приходится производить и в вашей практике. Прежде чем начать делать какую-нибудь вещь — полочку для книг, шкафчик, пластинки для коньков и т. д., надо точно определить необходимое для этого количество материала, для чего приходится производить целый ряд измерений.

2. Сведения из истории развития мер. Меры возникли в связи с потребностью измерять величину окружающих нас предметов.
Установить хотя бы приблизительно время возникновения первой единицы измерения нет никакой возможности. Это было очень давно. С тех пор прошла не одна тысяча лет.
Откуда же люди брали единицы для измерения?
Понятно, что первобытный человек в первую очередь мог использовать при измерениях размеры различных частей своего тела.
До нашего времени еще сохранились названия таких мер, как локоть, аршин (в переводе — шаг), дюйм (в переводе — большой палец), фут (по-английски „foot“ — ступня) и др.
Хотя в позднейшие времена все такие меры потеряли родство с размерами человеческого тела, так как были установлены постоянные размеры этих мер, но названия показывают их происхождение. У разных народов существовали самые различные меры длины.
В старой России до революции применялись аршин, сажень, фут, еще раньше — локоть.
В Англии — фут, во Франции — туаз, линия и т. д. Для международных торговых сношений такое разнообразие в мерах было очень неудобно.
Приходилось постоянно переходить от одних мер к другим. Так, например, чтобы высчитать, сколько аршин содержится в 25 английских футах, нужно было число 25 делить на 2,333, так как 1 аршин приблизительно равен 2,333 фута. В некоторых же других случаях такой переход был еще сложнее.
С ростом промышленности и международной торговли потребовалось внести упрощения во все измерения. Тогда-то и возникла мысль о создании единой международной системы мер измерения.

3. Метрическая система мер. В конце XVIII столетия, в годы Великой французской революции, комиссия ученых произвела измерение длины меридиана Земли, проходящего через Париж (рис. 1). Одну сорокамиллионную часть длины этого меридиана комиссия предложила принять за единицу длины и назвать ее метром*. В 1799 г. был изготовлен первый эталон (образец) метра в форме платинового стержня, на котором длина в один метр была ограничена двумя тонкими чертами (рис. 2). Копии с этого эталона, изготовленные с большой точностью, имеются во всех странах мира. У нас в СССР имеются две таких копии за № 11 и № 28. Из них первая хранится в Академии наук, а вторая — в Главной палате мер и весов в Ленинграде.

* Метр от греческого слова „метрон“, что означает „мера“.

Во Франции метрическая система мер окончательно была введена в 1840 г.
Несмотря на все удобства этой системы мер, она не сразу получила широкое распространение. Переход целой страны на новую систему мер — большое событие. Такие события могут происходить только во время революций, когда рушатся старые устои жизни, а вместе с ними и многие привычки людей. До сих пор еще в таких крупных буржуазных странах, как Англия и Америка, метрическая система не проведена законом, хотя она и там широко применяется.
У нас, в СССР, она была введена декретом Совета народных комиссаров 14 сентября 1918 г. — в первый же год революции. С 1 января 1924 г. она является единственно законной системой мер во всем Союзе.
После изготовления эталонов более точным измерением было установлено, что длина между чертами, нанесенными на эталоне метра, не точно равна одной сорокамиллионной доле меридиана, а меньше ее приблизительно на 0,0856 мм.
Почему это могло случиться? Как бы мы ни старались точно измерить какую-нибудь величину, совершенно точный размер ее мы никогда не определим.
Точность измерения зависит от многих условий. По мере развития науки и техники наши способы измерения улучшаются, и результаты измерения получаются более точными. В свое время меридиан Земли был измерен учеными с самой большой точностью, возможной тогда. Но эту точность сейчас, через сто лет, можно еще более увеличить. Вот почему и получилось расхождение между результатами измерения меридиана Земли тогдашних и современных ученых.
Для большей точности мы должны теперь определить метр не как одну сорокамиллионную долю длины парижского меридиана, а как расстояние между чертами на международном эталоне, который хранится в Севре близ Парижа.
Длины имеющихся в СССР копий с этого эталона при 0° оказались почти равными: эталон № 11 равен 999,995 мм; № 28 равен 1000,005 мм.

4. Метрические единицы длины. Главное удобство метрической системы мер — в простоте подразделения метра.

1 дециметр (дм) = 0,1 метра;
1 сантиметр (см) = 0,01 метра;
1 миллиметр (мм) = 0,001 метра;
1 микрон (μ)* = 0,000001 метра;
1 километр (км) — 1000 метрам;
1 гектометр (гм) = 100 метрам;
1 декаметр (дкм) = 10 метрам.

* Греческая буква μ — ми.

В практике чаще всего применяются: метр, дециметр, сантиметр, миллиметр и километр.
Указание. В Советском Союзе приняты сокращенные обозначения единиц: 1 метр = 1 м (м — без точки), 1 сантиметр =1 см и т. д.
Обратите внимание, что названия различных мер длины составлены из слова „метр“ с различными приставками к этому слову. Эти приставки будут употребляться и для подразделения других мер; надо запомнить, что приставка деци означает десятую долю основной меры
„ санти „ „ сотую „ „ „
„ кило „ меру в тысячу раз больше основной
„ гекто „ „ „ сто „ „ „
„ дека „ „ „ десять „ „ „

Упражнения.
1. Сколько в метре содержится миллиметров?
2. Какой доле миллиметра равен один микрон?
3. Сколько метров составляют пять миллионов миллиметров?
4. Переведите в сантиметры: 2,5 дм; 1,2 м; 25 мм; 0,7 км.
5. Расстояние от Земли до Луны 300 000 км. Начертите отрезок в десять миллиардов раз меньший.
6. Звук проходит каждую секунду 340 м. Начертите отрезок в десять тысяч раз меньший.

Вопросы.
1. Чем неудобны были меры длины, употреблявшиеся в древности?
2. В чем преимущество метрической системы мер?
3. Когда в России была введена метрическая система мер?
4. Какие обозначения мер приняты в метрической системе?
5. Что означают слова: деци, санти, кило, гекто, дека?

5. Измерение длины. Измеряя длину какого-нибудь предмета, мы сравниваем эту длину с другой длиной, которую принимаем за единицу.
В каждом отдельном случае прежде всего необходимо выбрать подходящую единицу длины.
Если нам требуется, например, измерить расстояние от Москвы до Ленинграда, то для этого сантиметры и метры окажутся малы. Нужно измерить это расстояние километрами.
При измерении же толщины листа жести даже миллиметр может оказаться очень большой единицей. Придется употребить десятые и даже сотые доли миллиметра.
В зависимости от размера измеряемой длины выбранная единица должна быть не очень велика и не слишком мала.

6. Масштабная линейка. Простейшими приборами для измерения длин являются измерительные линейки различной длины. Эти линейки называются масштабными, или просто масштабами.
В работах по металлу применяются стальные масштабы, причем для точных работ делают масштабы из каленой стали. Масштабы бывают размером от 100 до 1000 мм. Наиболее ходовые размеры, употребляемые в слесарных работах, 200–300 мм.
При измерении длины предмета масштаб прикладывают к измеряемому предмету (рис. 3) так, чтобы его нулевое деление* совпадало с началом предмета. Деление, совпадающее с концом предмета, покажет его размер. Иногда в масштабных линейках деления шкалы бывают в 0,5 мм, но чаще всего в 1 мм. Десятые доли миллиметра приходится отсчитывать на-глаз.

* Так как концы деревянной линейки могут быть испорчены, то лучше измерять, прикладывая предмет где-нибудь на средней части линейки, считая нулевым делением любое деление, оканчивающееся на 0.

Результаты записываются в десятичных дробях. Вообще при измерениях делают записи, пользуясь исключительно десятичными дробями.

7. Рулетка. При обмере комнаты, небольших участков земли и для многих других измерений в практике часто применяют измерительные ленты — рулетки. Рулетка представляет собою коробку, в которой свертывается прочная матерчатая или стальная лента с делениями на метры и сантиметры (рис. 4). Рулетки бывают на один, два, пять, десять и двадцать метров.

8. Ошибки при измерении длины. Ошибки при измерениях чаще всего происходят от двух причин:
1. От неправильного положения масштаба по отношению к измеряемому предмету. Посмотрите рисунок 5 и укажите, как нужно правильно поставить масштаб.
2. От неправильной постановки глаза, отсчитывающего результаты измерения. Рассмотрите рисунок 6 и укажите, при каком положении глаза отсчет будет произведен правильно.
Как надо правильно ставить глаз при отсчете? Правильно ли поставлен предмет на рисунке 6?

Упражнение.
Начертите в тетрадке несколько прямых линий и измерьте длину их масштабной линейкой, отсчитывая десятые доли на-глаз. Запишите свои результаты. После этого попросите соседа измерить те же линии. Сравните результаты обоих измерений.

9. Лабораторная работа №1. Цель работы: сравнить длину дюйма и сантиметра.
Приборы: масштаб с двойной шкалой в сантиметрах и в дюймах или отдельно два масштаба: один — в сантиметрах, другой — в дюймах.
1. Измерьте длину нескольких предметов (книги, стола, карандаша и др.) сначала в дюймах, потом в сантиметрах. При измерении старайтесь избегать ошибок, указанных выше.
2. Запишите результаты измерения в таблицу.

Какой предмет
Карандаш Тетрадь
Длина
Сантиметры Дюймы

3. Вычислите, сколько сантиметров содержится в дюйме (расчет произвести для каждого измерения).
4. Вычислите средний результат ваших измерений.
5. Как найти средний из многих отдельных результатов?
6. Сравните свой средний результат с результатами других учащихся.
7. Найдите средний результат для всей группы.
Приблизительно 1 дюйм = 2,54 см.
Как велика ошибка в работе группы?
В производстве иногда еще и теперь употребляют для измерения дюймы, поэтому их нужно также хорошо знать.

10. Лабораторная работа №2.
Цель работы: научиться измерять диаметр тонких проволок.
Материалы для работы: куски тонкой проволоки, круглый карандаш, масштабная линейка.
1. Укрепить один конец проволоки к карандашу.
2. Намотать плотнее на карандаш витков 20 проволоки (рис. 7).
3. Измерить длину обмотанной части карандаша.
4. Проделать несколько раз эту работу, меняя каждый раз число витков.
5. Полученные числа записать в таблицу.

№№ по пор. 1 2 3
Длина обмотанной части карандаша
Число витков
Диаметр проволоки
Средний результат


6. Вычислить средний диаметр проволоки.

11. Кронциркуль и нутромер. В мастерских и на производстве для измерения наружных размеров изготовляемых мелких предметов употребляют кронциркуль, а для измерения внутренних размеров — нутромер.
Конструкция (устройство) их бывает самая разнообразная. Чаще всего встречаются такие приборы, как изображенные на рисунках 8 и 9.
Способы измерения кронциркулем и нутромером указаны на рисунках 8 и 9.
После обмера предмета инструмент осторожно переносят на масштаб, стараясь не сбить установленные ножки (рис. 10 и 11).

12. Лабораторная работа № 3.
Цель работы: научиться наносить размеры детали на чертеж и сверять детали с их чертежами.
Материалы для работы: гайка, болт, чертеж гайки без размеров, чертежи болта с размерами, масштабная линейка, кронциркуль.
1. Сверьте размер болта с чертежом его.
2. Измерив размеры гайки, проставьте их на чертеже.

Упражнение.
Установите кронциркуль и нутромер по масштабу на следующие размеры: 40 мм; 66 мм; 77,5 мм; 10,8 мм.

Вопросы.
1. Какие приборы для измерения длин вы знаете?
2. Какие ошибки бывают при измерении?
3. Сколько сантиметров содержится в одном дюйме?
4. Как можно измерить толщину тонкой проволоки?
5. Где и для каких целей употребляются кронциркуль и нутромер?

13. Предельные калибры. Измерение масштабной линейкой требует много времени и не всегда дает требуемую точность.
В настоящее время в массовом производстве контроль изделия производится так называемыми предельными калибрами.
Для проверки валов служит предельный калибр-скоба (рис. 12 и 13), для отверстий — двойной калибр-пробка (рис. 14).
Предельный калибр-скоба состоит из двух скоб, размеры которых очень немного отличаются друг от друга.
При контроле изделия ставят калибр отверстием на вал.
Если изделие годно, то одна из скоб — проходная скоба — должна свободно, без всякого нажима, надеваться на него (рис. 12), другая же скоба — браковочная — в этом случае не должна надеваться, а лишь только закусывать вал (рис. 13).
Если диаметр вала слишком велик, то не оденется на него ни та, ни другая скоба. Если диаметр вала слишком мал, то обе скобы свободно наденутся на вал, и изделие надо забраковать.
Для того чтобы во время работы не спутать скобы, обычно браковочная скоба окрашивается в яркокрасный цвет.
Калибры для обмера отверстий бывают разных форм. Для небольших отверстий (не более 100 мм) употребляют двойные пробки (рис. 14), на которых так же, как и в скобах, указаны точный размер и предельные допускаемые отклонения от этого размера.
Калибры изготовляются из специальных сортов стали и требуют для своего изготовления большого мастерства от рабочих, точнейших инструментов и много времени. Поэтому каждый из таких калибров стоит довольно дорого и требует к себе бережного отношения.
Применение их в производстве значительно ускоряет процесс изготовления деталей. Их неудобством является необходимость иметь большое количество калибров. Однако выгода, которую они дают, с излишком покрывает их недостатки, почему в массовом производстве в настоящее время они нашли широкое применение.

Упражнение.
Изготовьте в столярной мастерской из фанеры модели различных калибров.

Вопросы.
1. Как называются приборы, употребляемые в массовом производстве для обмера валов и отверстий?
2. Какие калибры-скобы употребляются для обмера валов?
3. Какие преимущества получаются при употреблении калибров?

14. Измерение объемов. За единицу объема принимаются объемы кубов, ребра которых имеют длину в 1 см, 1 дм, 1 м и т. д. Такие единицы называются кубическими сантиметрами (сокращенно см³), кубическими дециметрами (дм³), кубическими метрами (м³).
Зная из курса математики, как вычисляется объем прямоугольного бруска, легко найдем, сколько меньших единиц объема заключается в следующей большей.
Пример. Сколько кубических сантиметров содержится в 1 куб. дм?
1 куб. дм есть куб, сторона которого равна 1 дм, или 10 см. В таком кубе содержится: 10 см × 10 см × 10 см = 1000 см³.

Упражнения.
1. Сколько кубических сантиметров в 1 м³?
2. Сколько кубических миллиметров в 1 см³?

15. Метрические единицы объема.
1 куб. м = 1000 куб. дм;
1 куб. дм = 1000 куб. см;
1 куб. см = 1000 куб. мм.
Для измерения объема жидких тел, а также вместимости (емкости) сосудов употребляется литр, почти равный по объему 1 куб. дм.

Упражнения.
1. Переведите в кубические сантиметры: 2,5 дм³, 3 м³, 4,8 м³, 400 мм³.
2. Определите приблизительно объем вашей комнаты в кубических метрах и рассчитайте кубатуру воздуха, приходящегося на каждого человека.

Вопросы.
1. Как называются единицы объема в метрической системе?
2. Какими единицами измеряют объем жидкостей?

16. Определение объемов. Объемы тел простой геометрической формы, например прямоугольного бруска, комнаты, ящика, вычислить легко. Для этого нужно знать длину, ширину и высоту предмета и перемножить эти величины. Гораздо труднее простым измерением линейных размеров тела определить объем тела неправильной формы, и особенно объемы жидкостей и газов, заключенных в сосудах неправильной формы. Измерение объема таких тел удобно производить при помощи особых сосудов с нанесенными делениями — мензурок.
Мензурки бывают цилиндрические (рис. 16 и 17) и конические (рис. 18). Деления на них обозначают кубические сантиметры.
Когда мы приступаем к измерению мензуркой, мы прежде всего должны определить, что означает одно деление мензурки — определить объем одного деления.
Одно деление мензурки может быть равно 1 см³, 2 см³ и 5 см³.

Упражнения.
1. Определите, какому объему соответствуют самые маленькие деления мензурок (рис. 16, 17 и 18).
2. Чем отличаются деления на цилиндрической мензурке от таких же делений на конической мензурке?
3. Как объяснить эту разницу?
4. В какой мензурке можно точнее измерить объем маленького тела — в широкой или в узкой? Почему?

17. Лабораторная работа № 4.
Цель работы: научиться измерять мензуркой объемы жидких, твердых и газообразных тел.
Приборы и материалы: мензурка, набор различных тел.

I. Измерить объем жидких и твердых тел.

1. Налив в мензурку до какого-нибудь уровня, но неполно, воды, определите объем, занятый водой (рис. 19),
При отсчете делений вспомните, как следует помещать глаз, чтобы не было ошибки.
Если поверхность воды вогнутая, то за уровень воды нужно принимать нижнюю часть вогнутости, ошибка в этом случае будет меньше.
2. Опустите в мензурку на тонкой ниточке предмет, объем которого нужно определить* (рис. 20). Разность уровней воды даст величину объема тела.

* Если предмет плавает, воткните его на спицу и на ней опустите в воду.

Если у вас имеется какое-нибудь тело правильной геометрической формы, например брусок, вычислите его объем, измерив длину, ширину и высоту, сравните полученную величину объема с величиной, определенной с помощью мензурки. Совпадают ли результаты?

II. Измерить объем газа.

1. Наполните мензурку водой и погрузите ее открытым концом в сосуд с водою.
2. Через изогнутую трубку вдуньте в мензурку воздух. Сосчитав деления мензурки, на которые опустилась вода, можно определить объем газа (рис. 21).

Упражнения.
1. Из стакана или пробирки изготовьте мензурку.
2. Определите, чему равна емкость данной вам колбы.

Вопросы.
1. Как называются приборы для измерения объема тел неправильной формы?
2. Как с помощью мензурки измерить объем твердого тела?
3. Как можно измерить объем газа?
4. Как при помощи мензурки определить объем жидкости?

18. Вес тела. Земля притягивает к себе все тела, которые на ней находятся. Поэтому тело, ничем не поддерживаемое, падает на Землю. Если телу мешают падать, то оно производит на задерживающую подставку давление. Давление это легко заметить, положив на руку какое-нибудь тело. Чем сильнее тело притягивается к Земле, тем больше будет давление, производимое телом на руку. Всякое тело, находящееся на Земле, как бы мало оно ни было, обладает весом.
Сила, с которой тело притягивается к Земле, называется весом тела.

Вопросы.
1. Почему тела падают на Землю?
2. Что называется весом тела?

19. Вертикальное направление. Повесьте на штатив на нитке грузик и обратите внимание на направление нитки (рис. 22). Груз, притягиваясь к Земле, натянет нить по тому самому направлению, по которому его притягивает Земля. Отметив каким-либо способом положение груза, толкните грузик в сторону. После нескольких колебаний груз снова займет свое прежнее положение.
Направление, которое принимает нить под влиянием висящего на ней груза, называется отвесным, или вертикальным, а сама нить, с привязанным на ней грузом, называется отвесом (рис. 23).
Такой отвес является очень важным прибором, употребляющимся при постройке зданий для проверки отвесного направления строящихся стен, оконных и дверных рам. Можно поставить вертикально на стол книгу в переплете, и она будет стоять. Стоит дать книге небольшой наклон от вертикального положения, как она падает. Точно так же и при постройке наклон стены может грозить обвалом.

Упражнение.
Изготовьте отвес и проверьте им вертикальность стены, ножки стола и других предметов.

Вопросы.
1. Какое направление называется вертикальным?
2. Что такое отвес и где он применяется?

20. Горизонтальное направление. Направление, перпендикулярное к отвесному, называется горизонтальным. По горизонтальному направлению устанавливают полы и потолки. Фундамент для машин должен тоже быть горизонтальным, чтобы можно было определенные части машин установить строго горизонтально.
Строительные рабочие употребляют для проверки горизонтального направления так называемый плотничий ватерпас (рис. 24).
Ватерпас состоит из прямолинейно выструганного бруска, к которому под прямым углом прикреплена планка. Вдоль планки прочерчена прямая линия, перпендикулярная к нижней грани бруска. У верхнего конца этой прямой привешен отвес. Если основание бруска горизонтально, то отвес совпадает с начерченной линией.
Для установки машин употребляют другой прибор — уровень (рис. 25). Этот прибор состоит из деревянной или металлической планки, на верхней грани которой прикреплена слегка изогнутая стеклянная трубка с жидкостью. Жидкости в трубку наливают столько, чтобы оставался небольшой воздушный пузырек, который все время стремится занять самое высокое положение. При горизонтальном положении нижней грани планки пузырек занимает положение как раз посредине трубки, где проведена черта. Уровень является надежным прибором для определения горизонтального направления, вследствие чего уровнем снабжаются все приборы, которые должны быть установлены строго горизонтально.

Упражнение.
Пользуясь ватерпасом или уровнем, проверьте горизонтальность плоскости стола, подоконника. Если есть в школе токарный станок, проверьте, горизонтальна ли верхняя плоскость его станины.

21. Лабораторная работа № 5.
Цель работы: научиться устанавливать горизонтально плоскость.
Приборы: ватерпас, дощечка на трех уравнительных винтах или на клиньях.
Пользуясь уравнительными винтами или тонкими клиньями и ватерпасом, установите дощечку строго горизонтально.

Вопросы.
1. Какое направление называется горизонтальным?
2. Где применяется уровень?

22. Метрические единицы веса. В метрической системе мер за единицу веса принят вес гири, называемой килограммом (сокращенно — кг). Эталон этой гири сделан из сплава металлов платины и иридия и хранится во французской
Палате мер и весов. Во всех культурных странах имеются точные копии с него.
Килограмм есть вес одного литра чистой воды при 4° С.
Одна тысячная доля килограмма называется граммом (сокращенно — г).
Так как в одном литре чистой воды содержится 1000 см³, то
1 кубический сантиметр чистой воды при 4°С весит 1 грамм.
Тысяча килограммов составляет одну тонну (сокращенно — т).
Так как 1000 куб. дм равны 1 куб. м, то тонна есть вес 1 кубического метра чистой воды при 4° С.
1 тонна (т) = 1000 килограммам (кг);
1 килограмм = 1000 граммам (г);
1 грамм =1000 миллиграммам (мг).
В практике часто употребляются единицы:
1 центнер = 100 килограммам (кг);
1 тонна = 10 центнерам (ц).

Упражнения.
1. Сколько граммов содержится в 2,5 кг?
2. Сколько граммов весят 125 см³ воды?
3. Сколько килограммов содержится в 3784 г?
4. Сколько в тонне содержится граммов?
5. Сколько весит 1 куб. м чистой воды?

23. Весы. Для измерения веса тел служат весы. Наиболее простые из них — пружинные весы (рис. 27 и 28), главной частью которых является свернутая в спираль пружина (рис. 28).
По величине растяжения пружины, для чего имеются специальные деления, судят о весе тела. Ввиду того, что пружина от частого употребления ослабевает, пружинные весы весьма неточны. В настоящее время у нас, в СССР, их не изготовляют.
Наиболее употребительны в практике так называемые рычажные весы (рис. 29). Главной частью таких весов является коромысло (рис. 30). В середине и по краям коромысла вделываются трехгранные стальные призмы А, В, С. Средняя призма С обращена острым ребром вниз, крайние же призмы — A и В — вверх.
К середине коромысла приделана еще стрелка-указатель D, которая может двигаться вдоль дощечки с делениями K.
На острые концы крайних призм A и В подвешиваются чашки. Если весы устроены вполне правильно, то правое плечо коромысла (расстояние от острия средней призмы до острия крайней правой призмы) должно равняться левому плечу; вес правой чашки должен равняться весу левой чашки. Коромысло без груза должно устанавливаться так, чтобы стрелка стояла посредине шкалы, имеющейся у весов. Если на обеих чашках лежат равные грузы, то стрелка устанавливается также посредине шкалы.
Определение веса тела сводится к сравнению веса этого тела с весом гирь, уравновешивающих данный предмет.

24. Разновески. Гири для взвешивания делаются из чугуна (для грубых взвешиваний) или из латуни. Более мелкие разновески делаются из латуни или алюминия (рис. 31).
Гири и разновески готовят обыкновенно в следующем наборе: 1) 1; 2; 2; 5; 10; 20; 20; 50; 100; 200; 200; 500 г 2) 500; 200; 200; 100; 50; 20; 20; 10 мг.
Бронзовые монеты нашего Союза имеют в среднем следующий вес: 1 коп. — 1 г; 2 коп. — 2 г; 3 коп. — 3 г; 5 коп. — 5 г. Для не очень точных взвешиваний такие монеты могут быть использованы в качестве разновеса.
При сравнительно грубых торговых взвешиваниях мелкие миллиграммовые и даже граммовые разновесы не употребляются, но зато употребляются гири в 1 кг, 2 кг и более.

25. Виды весов. Для различных целей употребляются различной конструкции весы. На рисунке 26 изображены весы Беранже. Эти весы сравнительно мало чувствительны и могут применяться лишь для грубых взвешиваний. Для научных взвешиваний употребляются весы, на которых можно взвешивать с точностью до десятой доли миллиграмма.
В некоторых случаях и эта точность оказывается слишком грубой для научных работ. В таких случаях применяются специального устройства весы, на которых взвешивание можно производить с точностью до 0,000001 мг (до одной миллионной доли миллиграмма).
На рисунке 32 изображены весы, сделанные из очень тонкой кварцевой нити (С), на которой висит чашечка (В). Под нагрузкой, положенной на чашечку, нить прогибается; величину прогиба наблюдают через микроскоп (A).
Для взвешивания очень тяжелых предметов можно, конечно, сделать огромные весы с чашками. Такие весы и делались в прежние времена. При взвешивании, например, телеги с сеном, на одну из чашек весов въезжала телега, а на другую накладывали гири. Но телега весит немало, а потому и гирь надо положить немало, а это работа нелегкая.
В настоящее время для весов, на которых приходится взвешивать тяжелые предметы, придумано такое устройство, что большую тяжесть можно уравновесить гирями значительно меньшего веса. Вагоны взвешивают на весах тысячных, в которых механизм устроен так, что каждую тысячу килограммов можно уравновесить гирей в 1 кг.

Упражнение.
Изготовьте в школьных мастерских простенькие весы для взвешивания.

Вопросы.
1. Как называются приборы, служащие для измерения веса?
2. Как устроены рычажные весы?
3. Почему у нас не разрешается пользоваться пружинными весами?
4. Почему весы для взвешивания вагонов называются тысячными?

26. Правила взвешивания на весах. Прежде чем приступить к работе с весами, следует познакомиться с правилами взвешивания, которых всегда нужно придерживаться.
1. Нельзя класть на чашки что-нибудь мокрое и грязное.
2. Взвешиваемый предмет всегда нужно помещать на левую чашку весов, а гирьки — на правую.
3. Гирьки и разновес должны находиться на чашке весов или в гнездах ящика, других мест для них не должно быть.
4. Нельзя мелкий разновес брать руками, а лишь при помощи пинцета.
5. Перед началом взвешивания нужно проверить положение стрелки на шкале.
6. Обращаться с весами нужно очень бережно: нельзя качать их, стукать о другие предметы и т. д.

27. Лабораторная работа №6.
Цель работы: научиться определять вес различных тел.
Приборы и материалы: весы, разновески, пинцет для разновесок, различные куски твердых тел, спирт, раствор соли, стаканчик, дробь или песок, капельница.
1. Определите вес различных тел, строго придерживаясь правил взвешивания. Запишите результаты в таблицу.
2. Научитесь определять верный вес тела на неверных весах.
Существует способ взвешивания, при помощи которого можно довольно точно определить вес тела на расстроенных (неверных) весах. Этот способ называется способом тарирования. При взвешивании по способу тарирования (рис. 33) на левую чашку весов кладется предмет, вес которого хотят определить, а на правую ставят стаканчик или банку, в которую насыпают сухого песку или мелкой дроби до тех пор, пока весы не придут в равновесие.
Затем предмет снимают с левой чашки весов и вместо него ставят гири, чтобы они уравновесили вес тары (рис. 34).
Вес этих гирь будет равен весу предмета. Подумайте, почему так получается?
Положите на левую чашку весов какой-нибудь маленький предметик — этим вы их расстроите — и произведите взвешивание какого-нибудь тела на расстроенных весах по способу тарирования.
Для сравнения определите вес этого тела на верных весах.

Вопросы.
1. Каких правил нужно строго придерживаться при взвешивании?
2. Как измерить на весах вес жидкого тела?
3. Как производится взвешивание по способу тарирования?

28. Вес воздуха. Воздух прозрачен и очень легок, поэтому люди не сразу узнали о его весомости. Вес воздуха легко обнаружить на следующем опыте.
Возьмем стеклянный шар (рис. 35) с краном или зажимом, выкачаем из него насосом воздух и, закрыв кран, уравновесим его на весах. Если теперь открыть зажим шара, то внешний воздух будет с шипением входить в него, и шар перетянет.
Для равновесия придется на другую чашку весов положить разновески, вес которых и будет равен весу воздуха в шаре.
Взвешиваниями найдено, что 1 литр воздуха весит приблизительна 1,29 г.

29. Удельный вес. Из опыта мы знаем, что тела одинакового объема из разных веществ имеют разный вес. Кусок железа, например, тяжелее равного ему по объему куска дерева и легче свинца.
Вес 1 куб. см вещества в граммах называется его удельным весом.
Пусть, например, 20 см³ чугуна весят 146 г. 1 см³ чугуна будет весить в 20 раз меньше, т. е. 146 : 20 = 7,3 г. Это и будет его удельным весом.
Чтобы видно было, что мы имеем здесь дело с удельным весом вещества, полученный результат надо записать так: удельный вес чугуна равен 7,3 г в см³, или сокращенно: 7,3 г/см³. Так обозначается удельный вес.
Это название будет его отличать от веса, который обозначается просто граммами, килограммами и т. д.
Чтобы определить удельный вес какого-нибудь вещества, надо вес этого вещества в граммах разделить на его объем в кубических сантиметрах.
Сокращенно это определение можно записать так: удельный вес = вес/объем.
Можно еще короче записать это правило. Для этого условимся отдельные слова в последнем определении обозначать буквами; запомним эти обозначения:
d — удельный вес;
P — вес тела в граммах;
V — объем тела в кубических сантиметрах.

Наше правило определения удельного веса в буквенных обозначениях запишется так: d = P/V.
Такую буквенную запись называют формулой для определения удельного веса.

30. Лабораторная работа №7.
Цель работы: научиться на опыте определять удельный вес различных веществ
Приборы и материалы: весы, разновески, резиновое колечко, мензурка, набор предметов из различных материалов, спирт и вода.
1. Определите вес исследуемого предмета.
2. Определите, какой объем занимает предмет.
3. Рассчитайте, сколько будет весить 1 куб. см этого вещества (это и будет его удельный вес).
Чтобы не сделать ошибок, соблюдайте все правила точного измерения. Все результаты измерения запишите в таблицу.
Определите средние результаты всей группы.

Какой предмет
Вес в граммах
Объем в см³
Сколько весит 1 см³
Удельный вес
Спирт ....
Кусок железа ....
„ стекла ....
„ дерева ....

Вопросы.
1. Что называется удельным весом вещества?
2. Как обозначается удельной вес?
3. Как можно определить удельный вес на опыте?

Упражнения.
1. Чему равен удельный вес воды?
2. Кусок железа объемом в 1000 см³ весит 7800 г. Чему равен удельный вес железа?
3. Определите удельный вес стекла, если 2000 см³ его весят 5,2 кг.
4. 500 см³ керосина весят 400 г. Найдите удельный вес керосина.
5. Во сколько раз ртуть тяжелее воды в таком же объеме? (См. табл. на стр. 24)
6. Какое вещество тяжелее: олово или цинк?
7. Сколько весит 1 куб. см воздуха?
8. Во сколько раз алюминий легче стали?

31. Таблица удельных весов.

Название
Удельный вес

Твердые тела
Платина .... 21,4
Золото .... 19,3
Свинец .... 11,3
Серебро .... 10,5
Медь .... 8,9
Латунь (сплав меди с цинком) .... 8,4
Железо, сталь, чугун .... 7,8
Олово .... 7,3
Цинк .... 7,1
Алмаз .... 3,5
Гранит .... 2,7
Алюминий .... 2,7
Стекло .... 2,6
Булыжник .... 2,3
Глина .... 2,2
Соль .... 2,1
Кирпич .... 1,8
Сахар .... 1,6
Песок сухой .... 1,5
Каменный уголь .... 1,4
Натрий .... 0,97
Воск .... 0,96
Лед (при 0°) .... 0,9
Парафин .... 0,90
Рожь .... 0,8
Дерево сухое лиственное .... 0,66
Дерево сухое хвойное .... 0,45
Пробка .... 0,24
Снег рыхлый .... 0,1

Жидкие тела
Ртуть .... 13,6
Серная кислота .... 1,8
Соляная кислота .... 1,2
Молоко .... 1,03
Вода .... 1,0
Масло .... 0,92
Керосин, нефть, бензин .... 0,8
Спирт (этиловый) .... 0,8
Эфир (этиловый) .... 0,74

Газообразные тела при 0°
Воздух .... 0,00129
Водород .... 0,00009
Кислород .... 0,00143
Углекислый газ .... 0,00198

32. Как по объему тела и удельному весу вещества определить вес тела. Проще всего определять вес воды. Удельный вес воды 1 г/см³. Каждый кубический сантиметр воды весит 1 г; 15 см³ воды будут весить 15 г; 256 см³ весят 256 г и т. д.
Число, выражающее объем воды в кубических сантиметрах, всегда равно числу, выражающему ее вес в граммах.
Решим теперь такую задачу.
1. Объем куска меди 50 см³. Каков вес этого куска?
Решение. 1 см³ меди (находим по таблице удельных весов) весит 8,9 г, а 50 см³ будут весить в 50 раз больше, т. е. 8,9 × 50 = 445 г.
2. Сколько весят 200 см³ спирта?
Решение. 1 см³ спирта весит 0,8 г, а 200 см³ будут весить в 200 раз больше: 0,8 × 200 = 160 г.
В этих примерах для нахождения веса тела мы умножали удельный вес вещества на объем тела.
Чтобы найти вес тела, надо удельный вес умножить на объем.
Сокращенно это правило можно записать так:
Вес тела = удельному весу × на объем.
Если объем дан в кубических сантиметрах, то вес получится в граммах.

Упражнения.
1. Определите вес свинцовой чушки, если объем ее 2000 см³.
2. Определите вес куска железа объемом в 120 см³.
3. Модель чугунной отливки по чертежу имеет объем в 2350 см³. Каков будет вес самой отливки?
4. Сколько весит кирпич, если объем его равен 2 дм³?
5. Найдите вес 5 литров керосина.
6. Сколько весит рожь, наполняющая ларь объемом в 1 м³?
7. Объем комнаты 125 м³. Сколько весит находящийся в ней воздух?
8. Вспомнив, какими буквами мы обозначали вес, объем и удельный вес, напишите правило для определения веса в виде формулы.

Вопрос.
Как по удельному весу вещества и объему определить вес тела?

33. Как по весу тела и удельному весу вещества определить объем тела. Проще всего определить объем воды по ее весу. 1 г воды занимает объем 1 см³; 5 г воды — 5 см³; 20 г — 20 см³ и т. д.
Пример 1. Определить объем куска железа весом в 390 г.
Решение. Так как удельный вес железа 7,8 то каждые 7,8 г железа занимают объем 1 см³.
390 г железа занимают столько кубических сантиметров, сколько раз 7,8 г содержится в 390 г. 390 : 7,8 = 59. Объем куска железа = 50 см³.
Пример 2. Какой объем занимают 3200 г керосина?
Решение. Удельный вес керосина 0,8; рассуждая так же, как и в первом примере, найдем, что объем керосина равен 3200 : 0,8 = 4000 см³, или 4 литра.
Чтобы определить объем тела, надо его вес разделить на удельный вес.
Сокращенно это правило запишем так:
Объем = вес / удельный вес.
Если вес дан в граммах, объем получится в кубических сантиметрах.
Отметьте, до какой высоты надо налить в пустые мензурки серной кислоты и спирта.

Упражнения.
1. Определить объем 129 г воздуха.
2. Какой объем занимает кусок латуни весом 252 г?
3. Свинцовая пуля весит 20 г. Каков ее объем?
4. Какой объем занимает 1 кг ртути?
5. Ведро молока весит 12,36 кг. Каков его объем?
6. Вес куска железа 0,078 т. Найти его объем.
7. Напишите правило определения объема тела по весу и удельному весу в виде формулы.

Вопросы.
1. Как по весу тела и удельному весу вещества определить объем тела?
2. Если вес тела дан в граммах, в каких единицах при вычислении получится его объем?

34. Какими мерами пользоваться при решении задач.
Мы уже знаем, что 1 см³ воды весит 1 г;
1 дм³ „ „ 1 кг;
1 м³ „  „ 1 т.
Зная это, легко определить вес любого тела, если объем его дан в кубических дециметрах или в кубических метрах, не переводя их в кубические сантиметры. Если удельный вес меди равен 8,9 — это значит, что единица объема меди тяжелее такой же единицы объема воды в 8,9 раз, и следовательно:
1 см³ меди весит 8,9 г;
1 дм³ „ „ 8,9 кг;
1 м³ „ „ 8,9 т.
Пример 1. Сколько весят 10 дм³ меди?
Решение. 1 дм³ меди весит 8,9 кг;
10 дм³ меди весят 8,9 × 10 = 89 кг.
Пример 2. Определите вес 20 м³ булыжника.
Решение. 1 м³ булыжника весит 2,3 т;
20 м³ булыжника весят 2,3 × 20 = 46 т.
Если объем тела дан в кубических сантиметрах, то его вес выражается в граммах; если объем дан в кубических дециметрах, то вес выражается в килограммах; при объеме, выраженном в кубических метрах, вес выражается в тоннах.

35. Измерение сил. Для того чтобы поднять груз, передвинуть стол, разрезать лист жести или распилить доску, необходимо приложить мускульные, усилия, или, как часто говорят, приложить силу. Первоначальное понятие о силе получается у нас из мускульных ощущений. Так, мы говорим о силе тяги лошади, понимая под этим степень напряжения, которое испытывают мускулы лошади, когда лошадь тянет телегу.
Мы говорим о силе тяги паровоза, как бы сравнивая эту тягу с величиной своих мускульных напряжений. Наконец, рассматривая притяжение, существующее между Землей и каким-нибудь телом, в результате чего тело падает на Землю или давит на нее, мы говорим, что между Землей и телом имеет место сила притяжения, или сила тяжести.
Во всех случаях, когда одно тело действует на другое — толкает, тянет, притягивает, отталкивает и т. д. — мы часто не указываем, какое тело и как действует на данное, а просто говорим, что на данное тело действует сила.
И если какое-нибудь тело под действием другого тела пришло в движение, остановилось или как-нибудь изменило свое движение, то говорят, что на тело подействовала сила, хотя на самом деле действует не сила, а какое-то второе тело.
Как же можно измерить величину силы? Мускульные ощущения наши не настолько точны, чтобы можно было на основании их судить о величине силы. То, что для одного человека будет легким, для другого окажется тяжелым.
Для измерения сил приходится сравнивать их с какой-нибудь силой, измерять которую мы умеем довольно точно. Такой силой является сила тяжести, или вес.
Для измерения сил мы должны применять специальный прибор. Таким прибором могут быть знакомые уже нам пружинные весы. Главной частью пружинных весов является пружина. Пусть нам требуется измерить силу нашей руки. Для этого берем пружину, держим неподвижно один ее конец и, ухватившись за другой конец, будем ее растягивать. Заметим, на какую длину растянулась пружина при полном нашем усилии. Затем отпустим пружину и вновь заставим ее растянуться на ту же величину, нагружая ее гирей (рис. 38). Пусть вес гири, которая растянула нашу пружину, равен 10 кг, следовательно и та сила, с которой мы растягиваем пружину рукой, также равна 10 кг.
Силу можно измерять единицами веса: граммами, килограммами, тоннами.
Приборы для измерения силы называются динамометрами (от греческого слова „динамис“ — сила). Они бывают различного устройства. Главной частью их является пружина или особой формы металлические рессоры (рис. 39).
На рисунке 40 показано, как при помощи динамометра измеряют усилие лошади при передвижении телеги.

36. Лабораторная работа № 8.
Цель работы: нанести деления на пружинном динамометре.
Приборы и материалы: небольшая пружина, подвешенная на стойке с указателем внизу, легкая чашечка, разновес.
Установите прибор, как показано на рисунке 41, и, нагружая сначала маленькими гирями, затем постепенно увеличивая груз, отмечайте положение указателя на прикрепленной к стойке бумаге.
Обратите внимание, как изменяется величина растяжения пружины с увеличением нагрузки. Какую вы здесь подмечаете зависимость?

Вопросы.
1. Какими единицами измеряют силу?
2. Как называется прибор, служащий для измерения силы?
3. Почему по мускульным ощущениям нельзя судить о точной величине силы?

ГЛАВА ВТОРАЯ.
ДЕЙСТВИЕ ТЕПЛОТЫ НА ТЕЛО.

37. Три состояния вещества. Вещество, из которого состоят различные тела, бывает в трех состояниях: в твердом состоянии — железо, дерево, камень; в жидком — ртуть, керосин, спирт; в газообразном — воздух, который нас окружает, углекислота, которую мы выдыхаем.
Твердые тела имеют определенную форму и объем.
Куда ни поместите стеклянную чернильницу, всюду она остается той же чернильницей, что стояла на вашем столе. Кусок камня от перемены места не изменяет ни своей формы, ни размеров.
Совершенно иные свойства жидкости.
Пока чернила были в баночке, они имели форму баночки; когда их перелили в чернильницу, они приняли форму внутренней полости чернильницы. Если перелить воду из стакана в бутылку, вода изменит свою форму, но объем ее останется прежний.
Жидкость не имеет определенной формы, а принимает форму того сосуда, в котором она находится.
Если закрыть отверстие велосипедного насоса и надавить поршень насоса, воздух в насосе сожмется. В футбольную камеру можно накачать очень много воздуха, но стоит только открыть камеру или проделать в ней отверстие, как воздух из нее будет выходить. Выходит воздух из лопнувшей резиновой шины автомобиля, прорванного мячика. Выходит газ из детского воздушного шара, если проделать в оболочке маленькое отверстие.
Газы стремятся занять возможно больший объем.

Вопросы.
1. Чем отличается твердое состояние от жидкого?
2. Чем отличается газообразное состояние вещества от твердого и жидкого?
3. Приведите примеры твердых, жидких и газообразных тел.

38. Расширение воздуха. Возьмем колбу, закрытую пробкой, сквозь которую проходит стеклянная трубка; опустим конец трубки в воду.
Подогреем колбу спиртовкой или даже рукой (рис. 42). Воздух станет пузырьками выходить из колбы. Количество воздуха в колбе не увеличилось, следовательно, при нагревании увеличился его объем. Если воздух в колбе охлаждать, вода по трубке будет подниматься в колбу, показывая, что объем воздуха при охлаждении уменьшается.
Воздух от нагревания расширяется, а от охлаждения сжимается.

39. Расширение жидкостей. Наполним водою колбу, закрытую пробкой, сквозь которую проходит стеклянная трубка (рис. 43). Отметим резиновым колечком уровень воды в трубке. Нагревая колбу, мы заметим, что уровень жидкости в трубке поднимается. При охлаждении колбы уровень жидкости опускается.
Этот опыт показывает нам, что жидкость при нагревании расширяется, а при охлаждении сжимается.

40. Лабораторная работа № 9. Сравним тепловое расширение различных жидкостей.
Одинаковые по размерам пробирки наполним до одинакового уровня водою, спиртом или керосином (рис. 44) и погрузим их в ванну с горячей водой.
Наблюдаем, одинаково ли расширяются жидкости при одинаковом нагревании.
Сравним расширение жидкости и газа. Две одинаковые пробирки закроем пробками с пропущенными сквозь них стеклянными трубками. Одну пробирку наполним, как раньше, спиртом или керосином, а в трубку другой пробирки введем каплю какой-либо жидкости. Обе пробирки вместе укрепим на штативе. Затем к ним снизу поднесем стакан, наполненный теплой водою. По движению капли и поднятию уровня жидкости можно судить о сравнительном расширении жидкости и воздуха.

41. Расширение твердых тел. Твердые тела даже при значительном нагревании расширяются очень мало. Чтобы их расширение сделать заметным, мы должны воспользоваться особыми указателями.
Закрепим (рис. 45) стержень одним концом в неподвижной стойке. Другой конец стержня положим на иголку, которой проткнута соломинка. При нагревании стержень удлиняется и поворачивает иголку. Движение иголки отмечается перемещением соломинки.
Натянем две проволоки параллельно одна другой и между ними вложим конец легкой длинной палочки, как показано на рисунке 46. Нагреем слегка проволоку; она от нагревания удлинится, и палочка слегка должна опуститься.
Удалив спиртовку, мы увидим, что палочка снова поднимается. Укрепим на штативе вертикально металлический стержень АВ (рис. 47). Нижний конец стержня В упирается в конец легкой палочки, которая может вращаться вокруг точки О. При нагревании стержня длинный конец палочки поднимается вверх.
Из всех этих наблюдений мы видим:
Твердое тело расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении. Эти расширения и сжатия у твердого тела гораздо меньше, чем у жидкости и газа.
Рассмотрим, что будет с отверстием в твердом теле при нагревании. Пусть у нас имеется квадрат, сложенный из четырех стержней (рис. 48). При нагревании все стержни станут длиннее. Первый и третий стержни, удлинившись, раздвинут стержни четвертый и второй. Но и четвертый и второй стержни тоже станут длиннее. Значит они в свою очередь раздвинут стержни первый и третий. При нагревании отверстие, образованное стержнями, станет больше.
Если отверстие увеличивается при нагревании, то что будет с емкостью тела? Больше или меньше станет емкость бутылки от нагревания? Ответом на это послужит следующий опыт.
Возьмем прибор, которым мы пользовались для изучения теплового расширения воды (рис. 43), и будем нагревать его на спиртовке.
Сначала уровень воды в колбе слегка понизится. Затем вода станет подниматься вверх. Это происходит оттого, что сначала прогрелась и расширилась колба, а затем стала нагреваться находящаяся в колбе жидкость. Уровень жидкости сначала понизился, значит объем колбы от нагревания увеличился. Поднятие жидкости после первоначального опускания объясняется тем, что жидкость расширяется больше, чем твердое тело — стекло.
Различные твердые тела при одинаковом нагревании расширяются неодинаково.
Будем нагревать полоску, склепанную из медной и железной пластинок.
При нагревании полоска прогибается наружу медной пластинкой (рис. 49). Происходит это оттого, что при одинаковом нагревании медная пластинка расширяется больше железной. При охлаждении медная пластинка сжимается больше, и полоска изгибается наружу железной пластинкой.
Рассмотрев влияние нагревания на твердые, жидкие и газообразные тела, мы пришли к такому выводу:
Все тела при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Изменения объема всего значительнее у газов, меньше у жидкостей и совсем малы у твердых тел.

Вопросы.
1. Что происходит с размерами тела при нагревании?
2. Одинаково ли расширяются разные жидкости и твердые тела?
3. Какими опытами можно доказать, что различные тела при одинаковом нагревании расширяются различно?
4. Увеличивается или уменьшается отверстие при охлаждении?
5. Как меняется емкость сосуда при нагревании?

42. Учет теплового расширения в технике.

Сила теплового расширения очень значительна. Вложим в прочную чугунную стойку А (рис. 50) хорошо прогретый стальной брусок С. Этот брусок плотно закрепим в стойке с одной стороны чугунным толстым круглым стержнем Е, с другой стороны — гайкой К. При остывании брусок становится короче, и чугунный стержень ломается.
Такую большую силу необходимо учитывать в технике.
При прокладке железнодорожных рельсов между их концами оставляют небольшой просвет; большие мосты закрепляют только с одного конца, другой лежит на катках (рис. 51). В паропровод включают изогнутые трубы — компенсаторы, которые принимают на себя удлинение труб паропровода, пружинят и тем сохраняют в целости паропровод (рис. 52). В некоторых случаях силу теплового расширения прямо используют в технике так: шину надевают на колесо в разогретом состоянии; когда она остынет, она с большой силой сжимает колесо.
Одинаковое расширение железа и бетона позволяет производить железо-бетонные постройки.

Вопросы.
1. Почему переломилась палочка в опыте с чугунным бруском?
2. Что делается с промежутком между рельсами летом и зимой?
3. Если бы тепловое расширение железа и бетона было различно, прочен ли был бы железо-бетон?

43. Термометр. Касаясь рукой нетопленой печи, мы замечаем, что печь холодная. Когда начинаем топить печь, она нагревается: из холодной становится теплой, а затем и горячей. Словами холодный, теплый, горячий мы определяем различную степень нагретости. Холодная печь меньше нагрета, чем теплая, теплая нагрета в меньшей степени, чем горячая.
Степень нагретости тела называется его температурой.
Температура горячей печи выше, чем температура холодной печи. Зимой температура воздуха на улице ниже, чем летом.
Чтобы судить о степени нагретости тела — о температуре тела, — пользуются термометрами. Термометр* представляет собой узкую трубку, запаянную сверху, с широким резервуаром внизу (рис. 53). Часть трубки и резервуар заполнены ртутью. При повышении температуры ртуть расширяется, и столбик ртути в трубке термометра становится длиннее. При понижении температуры ртуть сжимается, и столбик ртути становится короче. Трубка термометра помещена на дощечку с делениями, или деления нанесены на самой трубке. Деления, которые накосят на различных измерительных приборах, и сама дощечка с этими делениями называются шкалою. Чтобы можно было сравнивать показания различных термометров, надо было условиться, как наносить деления на шкале термометра.

* Греческое слово „термос“ — теплый, „метрон“ — мера.

Точка, до которой доходит уровень жидкости в термометре, погруженном в тающий лед, отмечается цифрой 0 (рис. 54). Точка, до которой доходит столб жидкости в парах кипящей воды, отмечается числом 100 (рис. 55).
Расстояние между 0 и 100 делится на сто равных частей, называемых градусами*, и эти деления продолжают выше 100° и ниже 0°. Точки 0° и 100° называются постоянными точками термометра.

* Латинское слово „градус” значит шаг.

Деления могут итти и ниже 0, тогда их пишут или читают, прибавляя знак − или слово „минус”. Например −15° читают: минус 15°, или 15° ниже нуля.
Термометры, употребляемые для различных целей, имеют разные шкалы. Так, для комнатного термометра достаточна шкала от 0° до 50°. Для наружного термометра приходится пользоваться шкалой, начинающейся при более низкой температуре.
При измерении низких температур ртутью пользоваться нельзя, так как она при −39° замерзает; ее заменяют спиртом, замерзающим при −115°, или толуолом, жидкостью, замерзающей при −95°.
Измеряя температуру комнатного воздуха, мы не должны вешать термометр у отопления или у горячей печи. Для измерения температуры наружного воздуха мы должны помещать термометр в тень, чтобы избежать непосредственного нагревания его лучами Солнца.
При измерении температуры жидкостей не следует вынимать термометр из жидкости для отсчета температуры, а производить отсчет, оставляя термометр в жидкости.

Вопросы.
1. Для чего употребляется термометр?
2. Что называется постоянными точками термометра?
3. Почему термометром с ртутью нельзя мерить низкие температуры?

44. Медицинский термометр. Медицинский термометр (рис. 56) имеет шкалу от 34 до 43°, что соответствует температуре человеческого тела при жизни. Ниже 34° и выше 43° наступает смерть. Так как точное определение температуры тела очень важно при лечении больного, медицинский термометр разделен на десятые доли градуса. Чтобы деления термометра были крупные и можно было их четко разделить на десятые доли градуса, резервуар термометра делают очень большим сравнительно с узким каналом самого термометра. Незначительное нагревание большого объема ртути дает заметное изменение ртутного столбика.
Чтобы термометр принял температуру тела, его помещают подмышку минут на десять. Ртуть при этом поднимается, но если термометр отнять от тела, то она обратно в резервуар не уходит. Причиной этого является то обстоятельство, что внутри трубки около точки А сделано сужение канала, через которое ртуть, расширяясь, легко проходит; при охлаждении она обрывается около этого сужения и обратно в резервуар не уходит. Значит, данный термометр, отнятый от тела, показывает высшую температуру, которой он достиг, нагреваясь от тела. Чтобы снова ртуть загнать в резервуар, надо термометр сильно встряхнуть, взяв его за головку. (Обыкновенные химические термометры встряхивать не следует.)

Вопрос.
Какие нанесены деления на медицинском термометре?

45. Переход вещества из одного состояния в другое под действием теплоты. Положим кусочек льда в химический стакан и станем его нагревать. Лед превратится в воду. Тело, которое было твердым, при нагревании стало жидкостью. Получившуюся воду мы можем снова заморозить и опять получить твердое тело — лед.
Но круг превращений мы можем и продолжить. Получившуюся от таяния льда воду будем снова нагревать. Вода закипит и через некоторое время выкипит вся. Вода превратилась в невидимый пар (газообразное состояние).
Заметим, что белые клубы, которые поднимаются над кипящей водой, — не пар. Это — капельки воды, плавающие в воздухе. Пар прозрачен. Мы можем убедиться в этом, наблюдая, как из носика хорошо прогретого чайника идет пар. Около самого носика — прозрачный промежуток, а за ним — белые клубы капелек воды.
Если бы мы собрали рассеявшийся по комнате пар и охладили его, то получили бы воду.
Будем кипятить воду, но постараемся не дать пару рассеяться. Для этого мы воспользуемся установкой, изображенной на рисунке 57. Вода кипит в колбе А. Пар идет по трубке В, окруженной другой широкой трубкой С, в которой протекает холодная вода. Горячий пар, встречая холодные стенки трубки, превращается в воду. Вода стекает в подставленную колбу D. Эту воду мы можем снова охладить и превратить в лед.
Перед нами одно и то же вещество было в трех совершенно различных состояниях.
Наряду с такими резко выраженными состояниями тел мы можем наблюдать, как некоторые тела переходят из одного состояния в другое незаметно. Так, в жаркую погоду топленое масло постепенно размягчается, и резкой границы, отделяющей твердое состояние от жидкого, нет.
На примере воды мы видели, что одно и то же вещество может менять свое состояние в зависимости от нагревания. Вещества, которые мы встречаем обычно в твердом состоянии, — железо, чугун, медь — при достаточном нагревании переходят в жидкое состояние. Точно так же вещества, которые мы знаем как жидкие, при достаточном охлаждении становятся твердыми. Так, можно заставить стать твердыми ртуть и спирт. Больше того, воздух оказалось возможным привести в жидкое и даже твердое состояние.

46. Использование в технике перехода вещества из одного состояния в другое. В технике постоянно приходится придавать требуемую форму твердому телу. Твердое тело стремится сохранить свою форму, а жидкость ее легко меняет. Поэтому во многих случаях при обработке металла выгодно нагреванием превратить его в жидкое состояние. В жидком состоянии металл выливают в заранее приготовленные пустые внутри формы. Застывая, металл сохраняет приданную ему форму.
Перевод тела из жидкого состояния в газообразное используется в технике для очистки воды от примесей, например соли, растворенной в морской воде. Вода, превращаясь в пар, отделяется от примесей. Превращая чистый водяной пар в воду, мы получаем чистую без примесей воду. Такая очистка воды называется дистилляцией. Простейший прибор для дистилляции воды мы видели, когда превращали пар в воду (рис. 57).

Вопросы.
1. Почему при обработке металла иногда выгодно превратить его в жидкое состояние?
2. Что такое дистилляция?

47. Особенность теплового расширения воды. Возьмем колбу, закрытую пробкой, сквозь которую проходит узкая стеклянная трубка (рис. 58) Колбу наполним подкрашенной водой и поставим в сосуд со снегом или со льдом. Уровень воды в трубке станет понижаться, указывая на уменьшение объема воды при ее охлаждении. При 4° уровень воды займет самое низкое положение. При дальнейшем охлаждении уровень станет подниматься, указывая на то, что при охлаждении от 4° до 0 вода расширяется.
При 4° вода имеет наименьший объем.
Сделаем еще опыт. Цилиндрический сосуд имеет в боковой поверхности два отверстия на разной высоте (рис. 59).
В отверстия вставлены два термометра. В сосуд налита вода. Посредине находится сетка для льда. Положив в сетку лед, мы охлаждаем воду в сосуде, наблюдая за показаниями термометров. Сначала нижний термометр отмечает более низкую температуру, что указывает на опускание вниз охлажденной воды, но, начиная с 4°, более низкую температуру отмечает верхний термометр. Это указывает на то, что вода при 4° остается на дне и при дальнейшем охлаждении более холодная не опускается книзу, а остается вверху.
Особенность расширения воды имеет огромное значение для сохранения жизни существ, живущих в воде. Действительно, зимой вода замерзает сверху, но не промерзает до дна, где температура воды остается на 4° выше нуля.

Вопросы.
1. В чем заключается особенность теплового расширения воды?
2. Как располагаются слои разной температуры при охлаждении воды?

48. Круговорот воды в природе. Вода превращается в пар не только при кипении. Если мы нальем воду на блюдечко, то через несколько времени увидим, что ее стало меньше. Часть воды испарилась — превратилась в пар. Испарение происходит быстрее, когда вода нагревается, например, лучами Солнца. В результате нагревания солнечными лучами воды с поверхности морей и других водных поверхностей поднимается огромное количество водяных паров. Пары превращаются в собрание мелких капелек, как те белые клубы, которые поднимаются над чайником. Собираясь вместе, капельки образуют облака, которые движутся, направляемые ветром. Водяной пар, поднявшийся вверх, охладившись, превращается в воду и падает вниз в виде дождя. Падая на возвышенные места, дождевая вода стекает в ручьи, речки и реки и поддерживает в них уровень воды на большей или меньшей высоте.

ГЛАВА ТРЕТЬЯ.
ТВЕРДЫЕ ТЕЛА.

49. Изменение формы твердого тела. Работая в мастерской, вы замечали, сколько требуется усилий для опиловки куска железа и даже для строгания дерева. Может быть, вам приходилось наблюдать, с какой большой работой связана ковка, штамповка, прокатка.
Исследуя свойства твердых тел, мы приходим к следующим выводам:
Твердое тело сохраняет свою форму.
Чтобы отделить частицы от твердого тела, нужно приложить значительные усилия.
Точно так же, прилагая усилия, можно изменить объем и форму твердого тела.
Эти свойства твердых тел позволяют изготовлять различные предметы, части машин и целые машины. С другой стороны, эти же свойства затрудняют изменение формы твердых тел. Частицы твердого тела крепко соединены друг с другом. Чтобы удалить их друг от друга или изменить их расположение, необходимо приложить усилие.
Кусок резины можно смять, растянуть, согнуть, скрутить и даже разорвать, но для этого необходимо приложить силу. Как растягивается резиновый шнурок, если на нем подвесить тяжелую гирю, точно так же растягивается и канат, на котором поднимают тяжелый груз.
Правда, заметить растяжение каната труднее, чем растяжение резинового шнурка, так как канат растягивается значительно меньше, чем резиновый шнурок.
Если канаты непрочны, поднимаемый груз может разорвать их.
Верхние части постройки производят давление на нижние, которые вследствие этого давления сжимаются, а при большой нагрузке могут быть и раздавлены. Балки, на которые действует нагрузка, сгибаются.
Пружины в буферах вагонов сжимаются и, раздвигая вагоны, не дают им сталкиваться. Сцепные крюки вагонов растягиваются при движении поезда и при большой тяге могут быть разорваны. Длинный вал пароходного винта при движении парохода подвергается кручению.
Тело под действием силы может изменить свою форму или даже разрушиться. Изменение формы тела называется деформацией.
Величина нагрузки в момент разрыва называется разрушающей нагрузкой.

Вопросы.
1. Чем отличается твердое тело от жидкости?
2. Почему трудно отделить частицы от твердого тела?
3. Что такое деформация?
4. Приведите примеры знакомых вам деформаций.
5. Что называется разрушающей нагрузкой?

50. Упругость. Резина под влиянием приложенных сил изменяет свою форму. Как только прекращается действие приложенных сил, резина снова принимает свою прежнюю форму.
Свойство тел под действием сил изменять свою форму и возвращаться к прежней форме, как только прекратится действие вызвавших деформацию сил, называется упругостью.
Деформация, пропадающая по прекращении действия вызвавшего ее тела, называется упругой деформацией. Если нагружать висящую пружину, накладывая на чашку грузы, то можно заметить, как пружина удлиняется. Как только снимем груз, пружина сокращается, принимая свою первоначальную длину. Отмечая удлинение пружины при нагрузке, можно заметить, что увеличение длины пружины зависит от нагрузки. Если, положим, при нагрузке в 100 г пружина удлинилась на 2 мм, то при нагрузке в 200 г пружина удлинится на 4 мм, при нагрузке в 300 г пружина удлинится на 6 мм.
Во сколько раз увеличивается нагрузка, во столько раз увеличивается и удлинение пружины.
Увеличивая нагрузку на пружину, можно дойти до такого случая, что пружина при снятии нагрузки не вернется в прежнее положение, а останется несколько растянутой.
Деформация, остающаяся по прекращении действия вызвавшего ее тела, называется остаточной деформацией.
Тела, у которых после сравнительно небольших изменений деформация остается, называются пластическими (например: глина, воск, свинец).
Тела, которые после значительных деформаций возвращаются к прежней форме, называются упругими (например: резина, сталь).
Упругие тела, которые при незначительных деформациях уже разрушаются, называются хрупкими (стекло).
Совершенно упругих тел нет; все материалы при определенных условиях дают остаточные деформации.
При конструировании машин надо так рассчитать каждую деталь, чтобы приложенные к ней усилия не вызывали остаточной деформации. В самом деле, всякая деталь машины только тогда выполняет свое назначение, когда она сохраняет форму, приданную ей конструктором. Если форма изменилась, деталь уже испорчена. Представьте себе, что у зубчатых колес от давления погнулись зубья. Сначала колеса будут действовать плохо, а затем зубья совершенно сломаются, и колеса перестанут действовать.

Вопросы.
1. Что называется упругостью?
2. Приведите примеры упругих тел.
3. Что такое остаточная деформация?
4. Какая разница между упругой деформацией и остаточной?
5. Какие тела называются пластическими?
6. Почему не делают зубчатых колес из свинца?
7. Почему стекло можно назвать упругим телом?
8. Стекло и резина — упругие тела, но между ними есть большая разница, вследствие которой стекло называется хрупким телом. В чем заключается эта разница?
9. Пружина под влиянием нагрузки в 300 г удлинилась на 9 мм. На сколько удлинится пружина при нагрузке в 400 г?
10. При нагрузке в 600 г пружина имела длину 200 мм, а при нагрузке в 400 г ее длина стала 190 мм. Какова будет длина пружины при нагрузке в 500 г?

51. Лабораторная работа № 10. Испытание на разрыв различных материалов.
Укрепите на штативе полоску папиросной бумаги, к которой внизу прикреплена чашка весов (рис. 60). Нагружая чашку весов разновесками, определите:
1. При какой нагрузке разрывается полоска?
2. Выясните, зависит ли величина разрывающей нагрузки от ширины взятых полосок?
3. Определите разрывающую нагрузку для различных сортов бумаги, для полосок станиоля, стараясь брать для исследования полоски одинаковой толщины и ширины. Зависит ли разрывающая нагрузка от материала?
4. Испытайте, при какой нагрузке оборвется нить, очень тонкая проволока?
Чтобы можно было сравнивать между собой прочность разных материалов, определяют то усилие, при котором разрывается стержень, имеющий сечение в 1 см².
Результаты исследования приведены в таблице:

Железо 3 300–4 500
Сталь 5 000–20 000
Чугун 1200–3200
Медь 2 000–3 800
Свинец 135
Сосна 790
Дуб 965
Пеньковый канат 500–1 350

В таблице указано, при какой нагрузке в килограммах разрывается стержень сечением в 1 см².

52. Давление. Надев лыжи, мы можем бегать по рыхлому снегу, не проваливаясь в него. Стоит только потерять с ноги лыжу, как нога провалится в снег. Разберем это явление. Стоя на снегу на лыжах или без лыж, мы своим весом давим на снег. Но в одном случае вес распространяется на большую поверхность снега, занятую лыжами, в другом случае — на поверхность гораздо меньшую, которую имеют ступни ног. Поверхность лыж приблизительно раз в двадцать больше площади ступней. При пользовании лыжами на каждый квадратный сантиметр поверхности снега приходится сила в двадцать раз меньшая, чем когда мы становимся на снег без лыж. Так как при пользовании лыжами мы производим на снег меньшее давление, снег не продавливается.
Под словом „давление“ подразумевают силу, приходящуюся на один квадратный сантиметр поверхности, которая подвергается давлению.
Если, например, на площадку в 100 см² действует сила в 300 кг, то на каждый квадратный сантиметр приходится 3 кг, и мы можем сказать, что давление равно 3 кг на 1 см², что обозначается так: 3 кг/см².
Один и тот же кирпич производит разное давление в зависимости от того, как он положен.
Если поставить кирпич широкой гранью, то вес кирпича в 4 кг будет распределен на поверхность широкой грани в 350 см², и давление будет равно: 4 000 г / 350 см² = 114 см².
Если поставить тот же кирпич длинной узкой гранью, площадь которой около 175 см², то давление на каждый квадратный сантиметр будет 22,8 г. Поставив тот же кирпич на короткую (торцовую) грань, площадь которой около 84 см², получим давление около 47 г на 1 см². Если каждый раз мы клали кирпич на песок, то в первом случае на песке почти не остается следа от давления кирпича, во втором и третьем случаях песок вдавливается; особенно сильно вдавливается песок в третьем случае.
Каждая опора может выдержать вполне определенное давление. Если давление будет больше этой определенной величины, произойдет смятие, материал будет разрушен.
Значит, чтобы уменьшить давление какого-либо груза на опору, надо увеличить опорную площадь.
Наоборот, чтобы при помощи определенной силы произвести возможно большее давление, надо эту силу распределить на возможно меньшую площадь.

Вопросы.
1. Что называется давлением?
2. Можно ли силой в 5 кг произвести давление в 10 кг/см². Как это сделать? Можно ли силой в 5 кг произвести давление в 50 кг/см²?
3. Как вычислить давление, которое производит какая-либо сила?
4. Гиря весом в 10 кг стоит на столе. Какое давление производит эта гиря на стол, если основание гири 50 см²?
5. Человек, когда идет, опирается на землю одной подошвой, имеющей площадь около 150 см². Вычислить давление, которое производит при ходьбе человек весом в 64 кг?
6. Трактор весом в 2200 кг имеет опорную площадь обеих гусениц (см. рис. 61) в 6 400 см². Определить давление трактора на землю. Сравнить это давление с давлением человека при ходьбе. Что больше?

53. Гусеничный трактор. Вам, вероятно, приходилось видеть гусеничные тракторы, опирающиеся на землю не колесами, как автомобиль или обычный колесный трактор, а особыми стальными башмаками, которые, соединяясь друг с другом, представляют бесконечную ленту, имеющую отдаленное сходство с гусеницей. Внутренняя часть этих башмаков, как вы видите на рисунке 61, имеет выступы, играющие при движении трактора роль рельсов, по которым катятся ролики, несущие весь вес трактора.
Получается так, что трактор при движении сам подкладывает под себя рельсы и сам их убирает.
Каждая гусеница натянута на двух зубчатых шкивах. Один из пары шкивов, получая движение от мотора, приводит в движение свою гусеницу. Независимое друг от друга движение гусениц позволяет трактору совершать повороты.
При движении трактора с землею соприкасаются одновременно 30, а то и больше башмаков, что увеличивает сцепление трактора с землею и дает возможность трактору везти за собой большой груз. С другой стороны, гусеницы позволяют трактору, который бывает весом больше 2 000 кг, итти по любой дороге и даже без дорог. Если сравнить давление, которое оказывает на землю гусеничный трактор, с давлением, которое производит на землю при ходьбе человек, то окажется, что тяжелый гусеничный трактор давит на землю меньше, чем человек.
Такой трактор проходит по деревянным мостам, идет хорошо по твердоукатанному шоссе, не хуже двигается и по полю.

Вопрос.
Что оставляет на дороге более глубокий след: автомобиль или гусеничный трактор?

54. Танк. Свойства гусеничного трактора — большая сила тяги, — для перевозки больших грузов, и малая зависимость от качества дороги — делают его особенно ценным в военном деле для перевозки орудий, людей, машин, для рытья окопов и т. д.
Способность гусеничного трактора двигаться без дорог и почти по всякой местности натолкнула на мысль одного английского инженера о постройке боевой военной машины. Машину поставили на гусеничный ход, укрыли прочной, не боящейся пуль и осколков стальной броней, внутри поместили пулемет. Такая машина стала называться танком.
Танки делаются трех видов. Небольшие „легкие“ танки, вооружены одним пулеметом или одной небольшой пушкой; вес легкого танка — 5–7 т. „Средние“ танки более мощно бронированы, чем легкие, вооружены они одной пушкой и 5–6 пулеметами; весят от 10 до 13 т каждый. „Тяжелые“ танки, защищены броней, толщиной до 55 мм, вооружены они одной пушкой и несколькими пулеметами; весят 50–70 т каждый.
Несмотря на большой вес, благодаря тому, что танк соприкасается с поверхностью почвы своими гусеницами, вес его распределяется на значительную площадь. Поэтому давление танка на почву не больше, чем давление, производимое человеком при ходьбе. Новейшие гусеничные машины производят настолько малое давление, что могут двигаться по снегу или болотистой местности, непроходимым для людей.
Благодаря большому сцеплению с грунтом, мощному мотору и своей массе, танк может опрокидывать встречающиеся на его пути препятствия: проволочные заграждения, каменные заборы, мелкие постройки и даже отдельные деревья значительной толщины.

Вопрос.
Почему танк может передвигаться по снегу?

55. Фундамент. Всякий грунт допускает определенное давление. Если это давление будет превышено, грунт будет смят, будут сдвиги отдельных его частей, что вызовет сдвиги или трещины в стенах, которые возведены на этом участке. Это обстоятельство должен хорошо учесть строитель и перед началом стройки тщательно исследовать тот грунт, на котором он собирается строить. Особенно важным является этот вопрос при постройке многоэтажных зданий. Ведь каждый верхний кирпич давит на нижние кирпичи. Значит высота здания должна быть рассчитана так, чтобы вес верхних кирпичей не раздавил нижних кирпичей и грунт выдержал производимое на него давление. Поэтому при постройке зданий надо или рыть землю до твердой породы, или делать на более устойчивом грунте такое основание, которое позволило бы ставить на нем стены. Эти основания построек, сделанные из камня на цементном растворе для кирпичных домов или из кирпича для деревянных, и являются фундаментом постройки. На рисунке 63 мы видим, что фундамент уширяется внизу, что дает большую опорную площадь. При мягких грунтах, на которых нельзя возвести тяжелый фундамент, здание ставят на широкие железобетонные плиты или укрепляют грунт, вкладывая в него железобетонные сваи (рис. 64).

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ.
ЖИДКОСТИ.

56. Сжимаемость жидкости. Частицы твердого тела прочно соединены друг с другом, вследствие чего твердое тело сохраняет свою форму. Требуется приложить значительные усилия, чтобы вызвать деформацию твердого тела. Совершенно другими свойствами обладает жидкость.
Опустим карандаш в стакан с водою и вынем его из воды.
На карандаше остались прилипшие к нему капельки воды, которые легко отделились от обшей массы воды.
Нальем в узкую мензурку 100 см³ воды (рис. 65).
Вода приняла форму внутренней части узкой мензурки. Перельем воду в широкую мензурку (рис. 65, справа).
Замечаем, что вода изменила свою форму, но уровень воды остановился около деления, обозначенного числом 100; следовательно, при переливании объем воды не изменился.
Даже если поместить воду в цилиндр с хорошо действующим поршнем и давить на поршень, пытаясь сжать жидкость, то не удалось бы добиться заметного изменения объема жидкости.
Правда, при очень сильных давлениях жидкости все-таки сжимаются, но это сжатие настолько незначительно, что в обыденной практике можно считать жидкости несжимаемыми.

Вопросы.
1. Какими отличительными свойствами обладают жидкости?
2. В чем вы можете отметить разницу между свойствами твердого тела и жидкости?

57. Свободная поверхность жидкости. Положим на стол стекло от фотографической пластинки, а на него поместим маленький велосипедный шарик.
Вероятно нам не удастся положить шарик на стекло, чтобы он оставался на том месте, куда мы его положим, и не скатывался со стекла в том или ином направлении. Это происходит вследствие того, что стекло, положенное на стол наугад, почти всегда будет расположено несколько наклонно. Шарик и скатывается по наклону.
Можно, подкладывая под стекло клинышки из спичек, установить стекло так, что шарик не будет скатываться. Стекло, следовательно, установлено в этом случае совершенно горизонтально.
Снимем со стекла шарик и, взяв стекло в руки, нальем на поверхность стекла немного воды, чтобы получить на середине стекла* возможно толстый слой воды.

* Края стекла должны быть сухими.

Давая стеклу наклон, заметим, что вода стекает по наклону, образуя внизу более толстый слой, чем вверху (рис. 66). Можно установить стекло горизонтально, и тогда вода не будет скатываться в одну сторону, а ровным слоем расположится по стеклу.
Нальем воды в несколько стаканов и посмотрим на поверхность воды в них. В одном стакане уровень может быть выше, чем в другом, но во всех стаканах поверхности жидкости параллельны друг другу.
Наклонив один из стаканов (рис. 67), заметим, что вода при наклоне стакана изменяет свою форму, но поверхность воды опять-таки остается параллельной поверхности жидкости в других стаканах. Так как жидкость не двигается в какую-либо сторону, значит ее поверхность горизонтальна.
Повесьте около стакана отвес (рис. 68), а к поверхности жидкости поднесите угольник. Если один из катетов угольника совпадает с поверхностью жидкости, то другой катет совпадет с отвесом.
Значит — поверхность жидкости перпендикулярна к отвесу.
Свободная поверхность неподвижной жидкости горизонтальна.

Вопросы.
1. Какова поверхность неподвижной жидкости?
2. Какова поверхность воды в реке?
3. Зачем мостовые и тротуары делают с наклоном?
4. Изменится ли поверхность жидкости в стакане, если стакан наклонить?

58. Передача давления твердым телом и жидкостью. Если в стакан поставить деревянный брусок и давить на этот брусок сверху, то брусок передает производимое на него давление только вниз — той части площади, с которою он соприкасается.
Боковые стенки стакана не испытывают давления. Если посильнее надавить на брусок, можно продавить дно, а боковые стенки останутся целыми.
На рисунке 69 изображен стеклянный сосуд, в шаровой части которого проделаны маленькие отверстия. Если в этот сосуд налить воды и давить на воду поршнем, то вода будет вытекать струйками не только из нижнего отверстия, но и из боковых и из верхних отверстий сосуда.
Налив воды в резиновый мешок и производя в любом месте давление на мешок, мы заметим, что все части мешка растягиваются равномерно.
Жидкость передает производимое на нее давление во все стороны.
Французский ученый Паскаль, исследовавший передачу давления жидкостью, свои выводы выразил в форме следующего закона:
Давление, производимое на жидкость, заключенную в закрытом сосуде, передается жидкостью во все стороны и одинаково на каждый квадратный сантиметр.
Этот закон известен под названием закона Паскаля.

Вопросы.
1. В чем состоит различие в передаче давления твердыми телами и жидкими?
2. В чем заключается закон Паскаля?
3. Какими опытами можно доказать справедливость закона Паскаля?
4. В сосуде (рис. 70), наполненном жидкостью, имеются два одинаковых цилиндра с поршнями. На поршень А производят давление в 10 кг. Какую надо применить силу, чтобы удержать поршень в?
5. Площади поршней А и В в сосуде по 25 см². Каково давление на поршень А и на поршень В, когда на А стоит гиря в 10 кг?

59. Гидравлический пресс. Так как жидкость передает давление, производимое на одну из ее частей, другим частям, то можно построить машину, при помощи которой малым грузом можно произвести большое давление. Такая машина схематически изображена на рисунке 71. Два цилиндра различных диаметров — В и Е — соединены друг с другом трубкой С.
Поршень А ходит плотно в цилиндре В, где давит на жидкость. Это давление передается по жидкости в трубке С и в цилиндрах широкому поршню, ходящему в цилиндре Е. Пусть площадь поршня А равна 1 см², а площадь поршня D — 50 см². Если давление поршня А на воду равно 1 кг, то по закону Паскаля такое же давление в 1 кг на 1 см² будет и на широкий поршень. Так как площадь поршня D равна 50 см², то общая сила давления на поршень D будет 50 кг, и, чтобы этот поршень не поднимался, надо поставить на него груз в 50 кг.
Рассчитаем, какой груз надо поставить на большой поршень, если на малый поршень производить давление в 5 кг? Площадь большого поршня в 50 раз больше площади малого поршня, следовательно и груз на большой поршень надо поставить в пятьдесят раз больший — 250 кг.
Пример. Площадь большого поршня 150 см². Площадь малого — 4 см², и на нее давит груз в 12 кг. Какой груз надо поставить на большой поршень, чтобы он не поднимался?
Сила давления на малый поршень равна 12 кг на 4 см². Следовательно, давление на каждый квадратный сантиметр малого поршня равно 12 кг : 4 дм² = 3 кг/см².
По закону Паскаля такое же давление должно быть и на каждый квадратный сантиметр большого поршня. Значит на каждый квадратный сантиметр большого поршня давит 3 кг, а так как большой поршень имеет площадь 150 см², то сила давления на большой поршень равна: 3 кг/см² × 150 см² = 450 кг.

Упражнения.
1. Площадь большого поршня 1 000 см². Площадь малого поршня 5 см². Какой груз надо поставить на большой поршень, чтобы уравновесить груз в 200 кг на малом поршне?
2. Площадь большого поршня 1 м². Площадь малого поршня 1 см². Во сколько раз больший груз надо поставить на большой поршень, чтобы уравновесить давление груза на малый поршень?

60. Применение гидравлических машин в технике. На рисунке 72 изображен в разрезе гидравлические пресс. Правый малый цилиндр А соединен с резервуаром С, в который налита жидкость. Качая ручкой поршень цилиндра А, всасывают из резервуара С жидкость и перегоняют ее в большой цилиндр. Жидкость, наполняя большой цилиндр, поднимает постепенно поршень Р. На большом поршне Р нет гири, а между платформой, соединенной с поршнем и верхней плитой помещен материал, который сжимается прессом.
Гидравлические прессы употребляются в тех случаях, когда требуется произвести сильное сжатие или давление. Употребляются они для прессования сена, бумаги, ваты; гидравлическим прессом пользуются для приготовления граммофонных пластинок; большими прессами сгибают толстые металлические плиты, штампуют из листов металлические предметы, продавливают отверстия, испытывают прочность отдельных частей машин, которые должны выдержать большое давление. Интересно отметить применение гидравлического пресса для испытания прочности паровых котлов.
Испытание котла производится так: наполнив котел водою, соединяют его с гидравлическим прессом. Понемногу накачивают в котел воду. Давление, производимое на воду, передается стенкам котла. Если в котле окажутся слабые места, то из слабого места брызнет струйка воды, и давление тотчас же понизится. Если при испытании гидравлическим прессом котел выдержал производимое на него водой давление, то можно быть уверенным, что он выдержит также давление пара. Для большей уверенности в прочности котла его испытывают гидравлически при значительно большем давлении, чем будет давление пара.

Вопросы а упражнения.
1. Начертите разрез гидравлического пресса и рассмотрите, как действует пресс.
2. В каких случаях применяется гидравлический пресс?
3. Укажите примеры применения гидравлического пресса.

61. Движение воды по трубам. В реке вода течет с высоких мест к низким. Вода течет в реке потому, что есть уклон. В трубах вода может течь не только сверху вниз, но и по горизонтальной трубе и даже подниматься вверх по трубе.
Что же заставляет воду двигаться по трубе?
Два ламповых стекла А и В соединены между собою стеклянной трубкой Е (рис. 73). Зажмем резиновую трубку D и нальем в B воды. Если открыть зажим, то вода из стекла В перетекает в стекло А и поднимается по нему до тех пор, пока уровни воды в А и В не сравняются. Что заставляет воду передвигаться по трубе Е и подниматься в стекло А? Очевидно то давление, которое производит вода в стекле В. Если вставить в стекло В поршень и давить на воду, то вода будет двигаться по трубе Е и подниматься в стекле А.
Движение воды по трубам происходит от мест с большим давлением к местам с меньшим давлением.

62. Сообщающиеся сосуды. Если налить воду в одну из двух стеклянных трубок, соединенных внизу резиновой трубкой (рис. 74), то вода вытекает из одной трубки и поднимается вверх по другой, пока уровни воды в обеих трубках не сравняются. Оставив одну стеклянную трубку зажатой в штативе, можно другую трубку поднимать, опускать, наклонять в стороны, и все время уровни в обеих трубках будут оставаться на одной высоте.
Можно одну из стеклянных трубок заменить ламповым стеклом, и снова мы заметим, что уровни воды в трубке и в ламповом стекле стоят на одной высоте.
Сосуды, имеющие между собою в нижней части сообщение, называются сообщающимися сосудами.
В сообщающихся сосудах однородная жидкость устанавливается на одном уровне.
Замените стеклянную трубку коротким отрезком с оттянутым концом и поднимите ламповое стекло выше конца этого отрезка. Из кончика отрезка будет бить фонтан (рис. 75), стремясь достичь высоты уровня воды в ламповом стекле.

Вопросы.
1. Что такое сообщающиеся сосуды?
2. Как устанавливается однородная жидкость в сообщающихся сосудах?
3. Как объяснить, почему однородная жидкость в сообщающихся сосудах устанавливается на одинаковых уровнях?
4. Будут ли одинаковы уровни в сообщающихся сосудах, если в один из них налить воду, а в другой — керосин?

63. Водомерные стекла. Так как однородная жидкость в сообщающихся сосудах устанавливается на одинаковом уровне, то можно определить высоту жидкости, налитой в непрозрачный сосуд, если к этому сосуду внизу присоединить вертикально поставленную стеклянную водомерную трубку (рис. 76) — водомерное стекло.
Эти трубки имеются у паровых котлов, причем нижняя часть трубки сообщается с той частью котла, где находится вода, а верхняя часть трубки соединяется с той частью котла, где находится пар (рис. 77). Такими же стеклами, которые называются нефтемерными, снабжаются баки для нефти и керосина. Наблюдая высоту жидкости в трубке, определяют ее высоту в самом баке.

64. Артезианские колодцы. В некоторых местах роются особого рода колодцы, вода из которых поднимается выше того слоя, в котором она находится в земле, а иногда сама собою выливается на поверхность земли и даже бьет вверх со значительной силой. Происхождение этих колодцев следующее (рис. 28).
Пусть водоносный слой К, лежащий между двумя водонепроницаемыми слоями А и С, идет в данном месте наклонно. Пробуравив отверстие в слое А, дают выход скопившейся в слое К воде, которая, стремясь по закону сообщающихся сосудов достичь уровня наиболее высоких частей водоносного слоя, будет бить фонтаном.
В пробитое отверстие в слое А вставляют трубу, выходящую на поверхность земли. Выходящий наружу конец трубы снабжается винтовым краном, при помощи которого можно открывать или закрывать трубу и тем самым регулировать выход воды из колодца. Такие колодцы называются артезианскими.

Вопросы.
1. Приведите примеры, где в технике применяют сообщающиеся сосуды.
2. Для чего применяют водомерные стекла и как ими пользоваться?
3. Как получают воду, пользуясь артезианскими колодцами?

65. Манометры. Для измерения давления применяют специальные приборы, которые называются манометрами. На рисунке 79 изображено устройство технического манометра.
Упругая металлическая пластинка прогибается от производимого на нее давления. Чем сильнее давление, тем больше прогибается пластинка. Прогибание пластинки передвигает стержень, который вращает зубчатое колесико, соединенное со стрелкой. По перемещению стрелки можно судить о величине давления на пластинку. На шкале манометра находятся деления, указывающие давление. Для измерения небольших давлений применяют манометр, состоящий из изогнутой стеклянной трубки (рис. 80–81) с какой-нибудь жидкостью. Если давления с обеих сторон на жидкость в трубке равны, жидкость в обоих коленах стоит на одинаковом уровне. Если в каком-либо колене давление на жидкость больше, чем в другом, уровень в этом колене падает, а в другом колене повышается. По разности уровней судят о величине давления.

66. Давление жидкости на дно сосуда. Так как все жидкости имеют вес, то они не только передают производимое на них давление, но и давят на дно даже в том случае, когда на жидкость нет постороннего давления.
Давление на дно зависит от высоты налитой жидкости.
Если перелить находящуюся в мензурке жидкость в широкую банку, то слой жидкости, давящий на дно банки, будет ниже, чем в мензурке, а вместе с тем уменьшится и давление, так как вес налитой в банку жидкости распределится на большую, чем в мензурке, площадь (рис. 82).
Рассчитаем давление, которое производит на дно сосуда налитая в него вода. Пусть в четыреугольную банку, площадь дна которой 40 см², налили 200 см³ воды, которая расположится в банке слоем 5 см вышиною (рис. 83). Вес налитой воды 200 г, следовательно, на каждый квадратный сантиметр дна давление равно: 200 г / 40 см² = 5 г/см².
Результат, который дает нам вычисление, мы могли бы получить иначе (рис. 83). На каждый квадратный сантиметр дна давит столбик воды, имеющий основание в 1 см², а высоту 5 см. Такой столбик весит 5 г. Значит:
Давление на дно сосуда равно весу столба жидкости, имеющего основание 1 см², а высоту, равную высоте столба налитой жидкости.

Упражнения.
1. В цилиндрический сосуд с площадью дна в 200 см² налили 1 л воды. Определить общее давление воды на дно, давление на каждый квадратный сантиметр дна и указать высоту, на которой установится уровень налитой жидкости.
2. Стакан, высотою 12 см, налили доверху водой; определить давление воды на дно стакана.
3. В два сосуда — широкий и узкий — налито одинаковое по весу количество одной и той же жидкости. Где уровень жидкости будет выше? Где будет большее давление на дно сосуда?

67. Зависит ли давление жидкости на дно от формы сосуда? Легко рассчитать давление жидкости на дно сосуда с отвесными стенками. Посмотрим на опыте, какое значение имеет для расчета давления форма сосуда.
Прибор состоит из стаканчика А, дно которого сделано из тонкой упругой металлической пластинки, как в техническом манометре (рис. 84). Дно, под влиянием давления налитой на него жидкости, прогибается, вследствие чего передвигается соединенная со дном стрелка О. На стаканчике можно укреплять различной формы стеклянные сосуды без дна.
Оказывается: какую бы форму ни имел укрепленный на стаканчике А сосуд, стрелка доходит до одного и того же деления на шкале, если наливать в сосуды воды до одной и той же высоты.
Этот опыт доказывает, что давление жидкости на дно сосуда не зависит от формы сосуда.
Чем больше удельный вес жидкости, тем больше давление жидкости на дно сосуда.
Давление жидкости на дно сосуда не зависит от формы сосуда, а зависит от высоты столба налитой жидкости и ее удельного веса.

Вопросы.
1. Зависит ли давление жидкости на дно сосуда от формы сосуда?
2. От чего зависит давление жидкости на дно сосуда?

Упражнения.
1. Три одинаковых пробирки высотою в 20 см наполнены: одна — водою, другая — ртутью, третья — керосином. Вычислить давление на дно в каждой пробирке.
2. В нефтяном баке уровень нефти стоит на высоте 8 м. Каково давление нефти на дно бака?
3. В три сосуда налита вода до одной и той же высоты (рис. 85). В каком сосуде налито больше воды? В каком сосуде больше давление на дно?
4. Какое давление производит столб ртути высотою в 20 см?

68. Давление жидкости на стенки сосуда. Жидкость, налитая в сосуд, давит не только на дно, но и на боковые стенки сосуда. Завяжем тонкой резиной горлышко воронки и вставим эту воронку в нижнее отверстие химической склянки (рис. 86). Наливая в склянку воду, мы заметим, что резина надувается, вытягиваясь наружу, обнаруживая давление жидкости на боковую стенку сосуда.
В жестяном сосуде сделаны на различной высоте отверстия, и в эти отверстия вставлены небольшие манометры (рис. 87).
Если налить в этот прибор воды, то ртуть в манометрах поднимется на различную высоту, показывая, что на различной глубине жидкость производит различное давление.
Давление жидкости на боковые стенки сосуда зависит от высоты столба налитой жидкости.
В манометрах, находящихся на одной высоте (B и С), ртуть поднимается на одну и ту же высоту; значит — давление жидкости на различные точки боковой стенки на одной и той же глубине одинаково.
Вынем из отверстия манометры и вставим в отверстия пробки с небольшими отрезками стеклянных трубок (рис. 88). Наполнив прибор водой, мы увидим, что из отверстий бьют струи воды. Чем ниже отверстие, тем сильнее бьет струя, значит — напор жидкости зависит от высоты столба.

69. Давление внутри жидкости. Погружая внутрь жидкости небольшую воронку, плотно затянутую резиновой перепонкой и соединенную с небольшим манометром (рис. 89), мы замечаем, что чем глубже помещаем воронку в жидкость, тем большее давление показывает манометр.
Давление жидкости увеличивается с увеличением глубины. На одной и той же глубине давление внутри жидкости одинаково.
Выясним, чему равны давления на определенной глубине жидкости.
В стеклянную банку с водой опустите ламповое стекло, нижний конец которого прикрыт картонкой* (рис. 90). При опускании этого стекла в воду картонка плотно прижимается давлением воды снизу вверх к краю стекла. Чтобы измерить давление жидкости снизу вверх, можно было бы опускать на картонку гири до тех пор, пока картонка не оторвется.

* Картонку нужно оклеить станиолем, чтобы она медленно тонула.

Поступим иначе: будем наливать в ламповое стекло воду до тех пор, пока не оторвется картонка. Опыт показывает, что картонка отрывается в тот момент, когда уровень налитой в стекло жидкости совпадает с уровнем жидкости в банке (рис. 91).
В этот момент на картонку давит сверху столб жидкости, находящейся в стекле, а снизу давит жидкость, находящаяся в банке, а так как картонка в этом случае отходит от стекла, мы должны сделать заключение, что оба эти давления равны между собою. Результат опыта показывает, что давление жидкости снизу вверх на какую-нибудь площадку внутри жидкости равно давлению на эту площадку сверху вниз.

Вопросы.
1. От чего зависит давление внутри жидкости?
2. Как изменяется давление с глубиной жидкости?
3. Как доказать, что внутри жидкости имеются давления по всем направлениям?
4. Чему равно давление жидкости снизу вверх?

70. Давление жидкости на погруженное в нее тело. Когда мы достаем ведром воду из колодца, то, пока ведро находится в воде, его легко тянуть. Как только ведро поднимается из воды, тянуть его очень тяжело. Купаясь, мы наблюдаем, что на одной руке можно поддерживать в воде человека.
Опыт 1. Из деревянной палочки, обмотав один конец ее свинцовой бумагой или проволокой, сделаем поплавок, который мог бы вертикально держаться в воде. Пустим этот поплавок плавать в мензурку, наполненную водой. Если, нажимая на верхний конец поплавка, погрузить его глубоко в воду и потом отпустить палец, то поплавок выходит из воды. Погружая поплавок в воду, мы замечаем, что со стороны воды производится давление, которое и выталкивает поплавок, если отпустить палец.
Опыт 2. К коромыслу весов на нитке (рис. 92) привяжем стеклянную пробку или какой-либо другой предмет и уравновесим весы, накладывая на другую чашку весов дробь. Поднесем к весам стакан с водою и погрузим подвешенный предмет в воду. Чашка с подвешенным предметом поднимается, как будто предмет, находясь в воде, стал легче. Если этот предмет вынуть из воды и, высушив, снова подвесить к коромыслу весов, то мы заметим, что вес предмета остался прежний. Значит и в этом опыте чашка весов поднимается потому, что жидкость выталкивает погруженное в нее тело.

71. Закон Архимеда. На штативе укреплена пружина или резина, на нижнем конце которой привязана петля для маленького химического стакана (рис. 93). Вынем стакан из петли и нальем его доверху водою. Привяжем на нитке камень и опустим его в стакан. Часть воды выльется из стакана, вытесненная камнем. Приступим теперь к самому опыту. Вынем из стакана камень и вставим обратно в петлю стакан с оставшейся в нем водою, а внизу петли привяжем на нитке камень. Под влиянием этой нагрузки пружина растянется. Отметим каким-либо указателем, до какой длины растянется пружина. Подведем под камень банку с водою, чтобы камень целиком погрузился в воду. Пружина стала короче: это снова подтверждает, что вода выталкивает погруженное в нее тело. Наливаем стакан водою доверху. По мере наполнения стакана пружина вытягивается все больше и больше; когда стакан будет наполнен доверху, пружина растянется до отмеченной прежде длины. Чтобы уровновесить выталкивающую силу воды, пришлось налить в стакан столько воды, сколько ее прежде вытеснил камень. Отсюда можно сделать вывод, что на погруженное в жидкость тело действует выталкивающая сила, равная весу жидкости, вытесненной погруженным в нее телом.
Этот вывод, имеющий большое практическое значение, был сделан в глубокой древности греческим ученым Архимедом, почему и называется законом Архимеда*.

* Архимед жил больше 2 000 лет назад.

Вопросы.
1. В чем заключается закон Архимеда?
2. Как доказать, что не только кусок дерева, погруженный в воду, выталкивается водой, но и камень, хотя он и тонет в воде?
3. С какой силой выталкивается из воды кусок мрамора объемом в 20 см³?
4. Стеклянная пробка объемом в 10 см³ опущена в керосин. Определить, с какой силой она выталкивается керосином.
5. Шарик выталкивается водою с силой в 50 г. Определить объем шарика.
6. Закон Архимеда иногда выражают так: тело, погруженное в жидкость, теряет в своем весе столько, сколько весит жидкость, вытесненная телом. В чем неточность этого определения?

72. Плавание тел. Тело, погруженное в жидкость, находится под действием двух сил: 1) вертикально вниз на него действует сила тяжести А, 2) вертикально вверх его выталкивает жидкость с силой В, равной весу вытесненной телом жидкости (рис. 94).
Под действием этих двух сил тело будет двигаться в сторону большей силы.
Если вес плавающего тела становится больше веса вытесненной жидкости, оно или погружается глубже, пока его вес не сравняется с весом вытесненной жидкости, или тонет.
Если тело весит меньше, чем вытесненная жидкость, оно всплывает. Если тело плавает, то его вес равен весу вытесняемой им жидкости.
Чтобы судно могло плавать, ему надо придать такие размеры, чтобы вес воды в объеме судна был больше веса самого судна.
Значит, при расчете судна надо обратить главное внимание на вес судна и его размеры. Надо рассчитать судно так, чтобы его вес с машинами и другим грузом был равен весу воды, которую вытесняет погруженная в воду часть судна. Эта погруженная в воду часть судна называется подводной частью и отделяется цветной каймой от части судна, лежащей выше уровня воды, называемой надводной. Цветная линия, обычно красная, называется грузовой ватерлинией и обозначает тот уровень, до которого должно погрузиться судно при полной его нагрузке. Объем погруженной части судна составляет его водоизмещение и служит главной характеристикой судна. Если говорят, что такое-то судно имеет водоизмещение 10 тыс. т, то это значит, что его вес с грузом равен 10 тыс. т и объем подводной части — около 10 тыс. м³.

73. Подводная лодка. Подводной лодкой называется военное судно, которое может уходить под воду и двигаться там по любому направлению в течение необходимого времени. Название лодки совсем не подходит к судну, так как длина больших подводных лодок достигает 100 м и даже небольшие подводные лодки имеют в длину 30 м (рис. 95).
Но величину судна характеризует не длина его, а его водоизмещение. Подводную лодку характеризуют два водоизмещения: надводное, когда в воду погружена только определенная часть лодки, и подводное, когда вся лодка целиком погружена в воду. Подводные лодки строятся водоизмещением от 600 до 4 000 т, т. е. по размерам они не меньше большого речного парохода. Теперешние подводные лодки не боятся волн и в любую погоду могут до 1 месяца находиться в море.
В настоящее время подводные лодки применяются только для военных целей. Благодаря тому, что лодка может быстро погрузиться в воду (ей для этого нужно 1–1,5 минуты), она является серьезным противником даже для самых крупных боевых надводных судов.
В нижней части лодки (рис. 95) размещены камеры, которые заливаются водой. Назначение этих камер различно: одни служат для изменения общего веса лодки (уравнительные камеры), другие служат для погружения лодки под воду (балластные), наконец — камеры для изменения равновесия лодки в продольном направлении (диферентные).
Вес лодки в плавании изменяется: расходуется топливо, смазка, снаряды, с помощью которых лодка ведет бой. Если не обращать на эго внимания, то лодка будет погружена в воду (в надводном плавании) значительно меньше, чем следует. Ватерлиния лодки окажется расположенной высоко над поверхностью воды, и лодка будет сильно качаться.
Чтобы избежать этого, вес израсходованных материалов заменяют весом воды, налитой в уравнительные камеры, Камеры, служащие для погружения лодки, по объему равны надводной части лодки. Как только эти камеры наполнятся водою, лодка целиком погрузится в воду. Отрегулировав заблаговременно лодку остальными камерами, капитан, завидев неприятеля, отдает приказ об открытии балластных камер. Вода льется в эти камеры, заполняет их, и лодка очень быстро погружается в воду.
Движение лодки под водою регулируется горизонтальными рулями, при помощи которых можно дать лодке направление или наклонно вверх, и лодка будет подниматься, или дать наклон вниз, и лодка будет опускаться. Вода из камер выгоняется сжатым воздухом, запасы которого имеются на судне.

Вопросы.
1. В каком случае тела плавают и в каком тонут в жидкости?
2. Что такое водоизмещение судна?
3. Объем подводной части судна 10 тыс. м³. Вес судна с машинами 3 тыс. т. Сколько груза на судне?
4. Как производится погружение подводных лодок в воду и их всплывание?
5. В тех случаях, когда войскам надо срочно переправиться через реку в тех местах, где нет моста, употребляют особые поплавки (рис. 96) Полянского. Поплавок — мешок из парусины с резиновой прослойкой. В надутом состоянии поплавок имеет размеры 70 см × 80 см × 30 см. Вес этого поплавка 2 кг, и в собранном виде он занимает мало места. Вычислите, какой груз может удержать этот поплавок на воде.
6. Какой объем воды вытесняется рыболовным судном (траулером) водоизмещением 900 т?

74. Определение удельного веса при помощи закона Архимеда. В одной из первых работ мы определяли удельный вес различных тел, причем необходимый для определения удельного веса объем находили при помощи мензурки. Мензурка является очень грубым прибором, и определить объем при ее помощи точно нельзя. Гораздо точнее можно определить объем тела посредством весов, принимая во внимание, что тело, погруженное в жидкость, выталкивается с силой, равней весу жидкости в объеме тела. Если, погрузив тело в воду, найдем, что вода выталкивает его с силой в 5,3 г, то это значит, что объем вытесненной телом воды, иначе говоря, объем погруженного в воду тела, равен 5,3 см³.
Определение удельного веса производят следующим образом (рис. 92 на стр. 64). Подвязав тело на тонкой проволоке к чашке весов, находят его вес в воздухе. Затем тело погружают в воду, наблюдая, чтобы оно погружалось целиком и не касалось ни дна, ни стенок сосуда. Чтобы весы остались в данном случае в равновесии, придется снять некоторое число граммов с чашки с разновесками. Вес снятых разновесок в граммах определяет объем тела в кубических сантиметрах. Разделив число, выражающее вес тела в граммах, на число, выражающее объем тела в кубических сантиметрах, найдем удельный вес.

Упражнения.
1. При погружении в воду стеклянной пробки она стала легче на 5 г. Каков объем пробки?
2. Кусок металла в воздухе весит 13,5 кг, а в воде 8,5 кг. Найдите удельный вес металла.

75. Лабораторная работа №11.
Цель работы: определение удельного веса твердого тела на основании закона Архимеда.
Приборы и материалы: весы, разновески, различные предметы для определения их удельного веса, стакан для воды, проволочка для подвязывания испытуемых тел к чашке весов, подставка для стакана.
Определите удельный вес данных материалов, взвешивая каждый из них два раза. Подвесив на тонкой проволоке испытуемое тело к чашке весов, производите возможно точнее первое взвешивание. Второе взвешивание производите, погрузив подвешенное к чашке тело в стакан с водой. При этом взвешивании погруженное в стакан с водою тело не должно касаться ни дна, ни стенок стакана и должно целиком находиться в воде.
Полученные из опыта данные запишите в таблицу:

Предмет
Вес в воздухе
Вес в воде
Объем в куб. см
Удельный вес
Железная гайка
Стеклянная пробка

76. Ареометр. Поплавок погружается в жидкость до тех пор, пока его вес не станет равным весу вытесненной жидкости. Отметив глубину, до которой погружается поплавок в воду, перенесем его в спирт. В спирте поплавок опускается глубже, чем в воде, так как удельный вес спирта меньше удельного веса воды. Если, вынув из спирта, перенести поплавок в насыщенный раствор соли, то заметим, что в этом растворе поплавок погружается до меньшей глубины, чем в воде, так как удельный вес раствора поваренной соли больше, чем удельный вес воды. Приготовив поплавок и отметив, до какой глубины он должен опускаться в жидкостях с различным удельным весом, мы получим прибор, при помощи которого можно быстро определить удельный вес жидкости. Такой прибор называется ареометром (рис. 97). Ареометр представляет собою стеклянный поплавок, снизу нагруженный дробью или ртутью, чтобы он плавал вертикально. В узкую трубку в верхней части ареометра вложена шкала, на которой отмечены удельные веса. Цифра, стоящая у черты, до которой погружается ареометр, указывает удельный вес жидкости. Ареометры, которыми определяют удельный вес молока, называются лактометрами. Ареометры очень часто употребляются для определения удельного веса различных жидкостей и крепости растворов.

Вопросы.
1. Для чего применяют ареометры?
2. Как при помощи ареометра узнать удельный вес жидкости?

77. Водяные двигатели. Уже с давних времен человек для своих нужд пользуется движущейся водой. По течению реки сплавляют плоты. Воду применяют для приведения в действие различных мельниц, крупорушек. Водою приводили в действие меха для раздувания углей в кузницах, токарные станки, поднимали из шахт и рудников уголь и руду. Современная техника с каждым годом расширяет использование движущейся воды.
Современные мощные установки для использования движущейся воды, это — гидроэлектрические станции: огромные сооружения, в которых движущаяся вода приводит в движение машины, дающие электрический ток.
В 1932 г. пущена в ход гигантская Днепровская гидроэлектрическая станция — самая мощная из всех существующих в мире станций. Построено много гидроэлектрических станций в различных местах нашего Союза, и целый ряд гидроэлектрических станций строится или намечен к постройке.

78. Белый уголь. Для приведения в действие фабрик и заводов, где работают паровые машины, приходится сжигать в топках котлов уголь.
Движущуюся в реках и ручьях воду называют белым углем, так как она, подобно углю, может быть использована для работы. Широкое потребление „белого угля“ сберегает ценные запасы различных видов топлива.

79. Водяные колеса. Водяное наливное колесо состоит из большого числа ящиков, расположенных по окружности колеса, — „ковшей“ (рис. 98). Вода из лотка попадает в ковши, в которых и задерживается, делая одну половину колеса более тяжелой, чем другая. Тяжелая сторона перевешивает, вследствие чего колесо вращается. При вращении колеса из нижних ковшей вода выливается, а сверху подходят для заполнения пустые ковши. Вращение колеса приводит в движение вал и соединенные с валом механизмы. Обычно эти колеса ставят на небольших реках, искусственно создавая нужный для работы колеса подъем воды.
Поперек реки ставят высокую плотину, около которой скопляется вода, и уровень ее повышается. В определенный момент вода будет переливаться через плотину, падая водопадом в русло реки. Отводя падающую через плотину воду по деревянному лотку на колесо, приводят в движение колесо. В отводящем воду жолобе имеется перегородка, закрывая которую можно остановить воду, а вместе с тем прекратить движение колеса. В запруде имеется ряд перегородок, пользуясь которыми можно спускать лишнюю воду.

80. Водяные турбины. В качестве двигателей на гидроэлектрических станциях пользуются водяными турбинами*.

* От латинского слова „турбо“ — вихрь.

Изображенная ниже на рисунке 99 турбина Пельтона состоит из металлического колеса, по окружности которого расположено большое число полированных ковшеобразных лопаток. На эти лопатки через направляющую трубку (сопло) попадает под огромным напором вода (рис. 100) и заставляет колесо быстро вращаться. Турбина другого типа (рис. 101) состоит из двух колес с изогнутыми по особой форме лопатками. Одно колесо А укреплено неподвижно. Назначение это о колеса — пустить воду на второе колесо В под определенным углом, дать направление текущей воде. Колесо А называется направляющим, колесо В — рабочим, так как колесо В соединено с валом С, вращая который, оно приводит в движение машины, соединенные с валом. Вода, поступая из каналов колеса А на лопасти колеса В, давит на эти лопасти. Давление воды приводит в движение колесо В. В турбине Фрэнсиса рабочее колесо турбины помещают внутри направляющего (рис. 102).

Вопросы
1. Что называют „белым углем“?
2. Какие вы знаете водяные двигатели?
3. Как действует водяное колесо?
4. Как действует турбина Пельтона?
5. Как устроена турбина Фрэнсиса?
6. Что такое гидроэлектрические станции и в чем заключается их работа?
7. Какие вы знаете гидроэлектрические станции в СССР?

На рисунке 103 вы видите схематическое устройство гидроэлектрической станции на реке. На плотине A установлены машины B для поднимания впускных щитов K. Когда щит поднят, вода поступает в подводящую трубу П, через нее попадает на направляющее колесо турбины Р и, поступая на рабочее колесо турбины, приводит в движение вал турбины. Отработанная в турбине вода стекает в реку. Чтобы в турбину не попадали какие-либо крупные предметы из реки, перед подводящей трубой поставлены решетки.

81. Устройство водопровода. На возвышенном месте города строят высокую водонапорную башню, наверху которой помещают бак для воды (рис. 104). Этот бак должен быть поставлен выше всех домов города. В бак при помощи сильных насосов качают воду или непосредственно из реки или из особых резервуаров, в которых собирают тщательно профильтрованную речную воду.
От бака идет по городу главная труба — магистраль, к которой присоединяются водопроводные трубы отдельных домов.
Трубы уложены на глубине более 2 м под землей во избежание промерзания. Бак, магистраль и отдельные трубы домов представляют собою систему сообщающихся сосудов, в которых вода стремится стоять на одной высоте. Городская сеть водопровода устраивается чаще всего по так называемой круговой системе, причем магистральная труба представляет собою кольцо, опоясывающее большую часть города. От этого кольца по разным направлениям идут побочные трубы. Таким образом при какой-либо неисправности в водопроводе можно закрыть любой участок, не нарушая работы всей остальной части водопровода.
Снабжая водою население большого города, необходимо весьма внимательно следить, чтобы в водопровод не попала вода, вредная для здоровья. Лучшей водой является ключевая, прошедшая через толстые слои земли и тем самым достаточно профильтрованная. Но такой воды может не быть в нужном количестве, почему приходится пользоваться речной водой, принимая меры к тому, чтобы брать воду из реки вдали от населенных мест, где река чиста, и очищать воду системой фильтров — каменных бассейнов, дно которых состоит из нескольких слоев: сверху находится мелкий песок, а внизу — крупный песок и гравий. Мутная вода, просачиваясь сквозь фильтры, оставляет свою грязь в верхнем слое фильтров, который время от времени сменяется свежим.

82. Канализация. Канализацией называется сложная система труб и закрытых каналов, имеющих назначение удалять из домов и из города всевозможные нечистоты. Удаление нечистот с помощью канализации совершается самотеком по наклонным канализационным трубам.
На рисунке 105 изображено соединение кухонной раковины с канализационной сетью. Внизу раковины находится сифон CDE. Сифон соединяется с канализационной вертикальной трубой АВ при помощи двух труб: одной внизу — отводной СВ и другой вверху — вытяжной СА. По нижней трубе СВ в канализационные трубы стекает отработанная вода, по верхней трубе СА из сифона и всей канализационной линии удаляются зловонные газы. Чтобы эти газы не могли попадать в помещение, сточная труба изогнута в виде буквы S. Когда вода вытекает из раковины, то часть ее остается в изгибах сточной трубы и, образуя водяную пробку, запирает сточную трубу, не допуская зловонных газов в помещение.
На рисунке 106 изображена водяная пробка, запирающая доступ газам из канализационной сети через унитаз в уборной. Вода, вытекающая из бачка, смывает нечистоты из унитаза и уносит их в канализационную сеть. Последние порции чистой воды остаются в изгибах унитаза и запирают доступ газам.
Грязные воды, спускаемые по трубам домовой канализации, попадают из домовой сети в наружную сеть, которая проложена во дворе дома. Из этой дворовой сети все нечистоты попадают в уличную сеть, стекая по которой, в конце концов попадают далеко за город, на так называемые поля орошения. Здесь сточные воды подвергаются действию микробов, под влиянием которых вода, проходя через почву, не только фильтруется, но и обеззараживается. Чистая обеззараженная вода спускается в реку, а минеральные вещества, получившиеся из нечистот благодаря действию микробов, являются великолепным удобрением. Канализационные воды очищают и без полей орошения — специальными фильтрами.

Вопросы.
1. Начертите устройство водопровода и расскажите о назначении его отдельных частей.
2. Почему водонапорная башня поставлена на высоком месте города?
3. Как очищают воду, поступающую в водопровод?
4. Будет ли вода в доме № 1, если часть магистрали, идущая к дому № 2, выключена для ремонта?
5. Как поднимают воду из реки в бак водонапорной башни?
6. Как удаляются из домов и города нечистоты?
7. Чем закрывается доступ в комнаты запаха из канализационной сети?
8. Какие из проработанных нами законов физики применены в устройстве водопровода и канализации?

ГЛАВА ПЯТАЯ.
ГАЗЫ.

83. Как действует водяной насос. Водяной насос, изображенный на рисунке 107, состоит из трубки, внутри которой ходит вверх и вниз плотно прилегающий к стенкам трубки поршень. В нижней части трубки и в самом поршне устроены открывающиеся только вверх дверцы, или пробочки, которые называются клапанами.
При поднимании поршня вода открывает нижний клапан и поднимается в насосе за поршнем.
При опускании поршня вода, находящаяся под поршнем, давит на нижний клапан и клапан этот закрывается. Вода не может уйти вниз, открывает клапан внутри поршня и переходит в пространство над поршнем. При следующем поднимании поршня вместе с поршнем поднимается находящаяся над ним вода и выливается в отводящую трубу. В это время под поршнем поднялась новая порция воды, которая при опускании поршня окажется над поршнем.
Такой насос называется всасывающим насосом.
Насос, изображенный на рисунке 108, называется нагнетательным. В этом насосе поршень сплошной; первый клапан находится в нижней части трубы, а второй клапан, отсекающий поднимаемую воду, поставлен в трубе, отводящей воду из насоса.

84. История открытия атмосферного давления. В 1640 г. во Флоренции — богатом и торговом городе Италии — строили высокий насос для выкачивания воды из шахт. Когда насос был готов и попробовали им поднимать воду, то вода поднималась за поршнем на высоту около 10 м. Как ни улучшали инженеры конструкцию насоса, вода выше не поднималась, — насос не откачивал воду.
Необходимо было выяснить причину этого явления, и инженеры обратились к знаменитому ученому Галилею. Галилей в эго время был уже очень стар и болен*. Он не мог заняться разрешением этого вопроса, но высказал мысль, что если вода поднимается в насосе до 10 м, то масло, которое легче воды, поднялось бы выше, а ртуть, которая тяжелее воды в 13,6 раз, поднялась бы не на 10 м, а на высоту в 13,6 раз меньшую.

* Болезнь его явилась результатом долгого сиденья в сырой и темной тюрьме, куда он был заключен служителями церкви за утверждение, что Земля обращается вокруг Солнца, что противоречило церковному учению.

После смерти Галилея его ученик Торичелли в 1642 г. проверил предположение Галилея.

85. Опыт Торичелли. Торичелли взял стеклянную трубку, длиною около 1 м, запаянную на одном конце. Эту трубку он наполнил ртутью и, закрыв пальцем открытый конец трубки, опустил его в чашку со ртутью (рис. 109). Когда он отнял палец от открытого конца, то ртуть опустилась, но не вылилась вся.
Высота столба ртути в трубке была 76 см.
Когда позднее ученым Герике была построена высокая, запаянная сверху, стеклянная труба, наполненная водою, то и для воды предположение Галилея подтвердилось. Вода поднималась в трубке Герике только да высоты в 10,34 м.

Вопросы.
1. В чем состоял опыт Торичелли?
2. Что хотел проверить своим опытом Торичелли?
3. Рассчитайте, подтвердилось ли предположение Галилея на опыте Торичелли?

86. Почему вода идет за поршнем? Торичелли высказал мысль, что причиной подъема воды в поршне или ртути в трубке является давление воздуха.
Мы живем на дне воздушного океана. Над нами высокий слой воздуха. Воздух имеет вес. Как вода давит на всякое тело, находящееся в ней, так и воздух давит на все предметы.
Нальем воды в стеклянную длинную трубку, закрыв один ее конец пальцем. Можно осторожно перевернуть трубку открытым концом вниз, и вода не выливается из трубки: ее поддерживает в трубке давление воздуха снизу.
Если открыть и верхний конец трубки, то вода выливается из трубки, так как в этом случае воздух давит на воду и сверху: давление снизу не может уравновесить давления сверху и веса воды, вследствие чего вода выливается.
Если из запаянной с одного конца трубки с краном на открытом конце выкачать воздух и, поместив кран в воду, открыть его, вода фонтаном бросится внутрь трубки (рис. 110).
Внутри трубки вода не встречает давления воздуха и под давлением наружного воздуха переходит в трубку.
Между поршнем насоса и водою при поднимании поршня почти нет воздуха. Давление наружного воздуха заставляет воду подниматься за поршнем.
Точно так же давление наружного воздуха поддерживает столб ртути в трубке Торичелли, так как над ртутью в трубке нет воздуха.
Окружающий Землю слой воздуха называется атмосферой. (Слово „атмосфера“ состоит из двух слов: атмос — воздух, пар и сфера — шар.) Давление воздуха называется атмосферным давлением.

Вопросы.
1. Почему вода идет за поршнем?
2. Налейте стакан воды, закройте его листком бумаги и, поддерживая листок рукою, переверните стакан вверх дном. Почему не выливается вода, если отнять руку от листка?
3. Останется ли ртуть в трубке Торичелли, если вместо запаянной трубки взять трубку с краном и, когда установится ртуть, открыть кран?
4. Из трубки длиною в 1 м, запаянной на одном конце и с краном — на другом, выкачали воздух. Поместив конец с краном в ртуть, открыли кран. Заполнит ли ртуть всю трубку?

87. Величина атмосферного давления.

Атмосферное давление уравновешивает столб ртути высотою в 76 см. Значит — величина атмосферного давления такая же, как и величина давления столба ртути высотою в 76 см.
Подсчитаем, какое давление оказывает столб ртути высотою в 76 см на 1 см². Так как удельный вес ртути равен 13,6 г/см³, то вес столба высотою в 76 см с основанием 1 см² равен 13,6 × 76 = 1033,6 г.
Давление воздуха на 1 см² равно 1033,6 г.

Вопросы.
1. Чему равно давление воздуха на 1 дм²?
2. Что произойдет с резиновой пленкой, которою затянуто отверстие стеклянной банки, если из банки выкачивать воздух?
3. Рассчитайте, чему равно атмосферное давление на пленку, закрывающую отверстие банки, если площадь отверстия составляет 100 см²?
4. Что произойдет со столбиком ртути, если трубку Торичелли наклонить (рис. 111).
5. В 1654 г. немецкий ученый Отто Герике выкачал воздух из двух медных полушарий, сложенных вместе. Давление атмосферы так сильно прижало полушария друг к другу, что их не могли растащить 8 пар лошадей. Вычислить давление воздуха на полушария, если поверхность, на которую давил воздух, была равна 1400 см².
6. Почему не продавливается резиновая пленка, пока не начали выкачивать из банки воздух (рис. 112)?

88. Атмосферное давление на различной высоте. Причиной атмосферного давления является вес вышележащих слоев воздуха. Если мы поднимемся на гору, то вес вышележащих слоев будет меньше, чем у подошвы горы, следовательно и давление воздуха на вершине горы будет меньше.
На опыте это проверил впервые французский ученый Паскаль в 1648 г. Паскаль поручил своим друзьям выполнить опыт Торичелли одновременно на вершине горы и у ее подошвы. Опыт подтвердил предположение Паскаля. Давление на вершине оказалось меньше, чем у подошвы.
По мере подъема над земной поверхностью атмосферное давление уменьшается.

Вопросы
1. Как изменяется давление воздуха в зависимости от высоты места?
2. Почему на вершине горы давление меньше, чем у подошвы?

89. Барометр. Если к прибору Торичелли приделать вертикальную шкалу, по которой можно измерять высоту ртутного столба, то получим прибор, при помощи которого можно измерять величину атмосферного давления. Прибор для измерения атмосферного давления называется барометром (от греческого слова барос, что значит — тяжелый).
Прибор этот изображен на рисунке 113.
Трубка Торичелли, опущенная открытым концом в чашку со ртутью, укреплена на дощечке с делениями. Такой барометр называется чашечным барометром. Наблюдая за барометром в течение нескольких дней, заметим, что давление не остается все время неизменным. Столбик ртути бывает то выше (давление повышается), то ниже (давление падает). Эти колебания около некоторой средней величины достигают нескольких сантиметров. Среднее давление на уровне моря 76 см.
Иногда ртутный барометр делают из одной стеклянной трубки без чашки — сифонный барометр (рис. 114).
Сифонный барометр делают из стеклянной трубки, состоящей из двух колен: длинное колено запаяно сверху и заполнено ртутью. Короткое колено открыто и оканчивается расширением, в которое стекает ртуть при уменьшении давления. Давление ртути в длинном колене уравновешивается давлением воздуха на поверхность ртути в коротком колене. Высота столба в барометре измеряется от нижнего уровня ртути в чашке или открытом колене до уровня ртути в трубке.

Вопросы.
1. Как устроен чашечный барометр?
2 Как устроен сифонный барометр?

90. Анероид. Ртутные барометры очень просты по своему устройству и дают точные показания, но требуют большой осторожности при обращении с ними: они могут легко разбиться, в трубку может попасть воздух. Гораздо удобнее, в особенности при перевозке, металлические барометры — анероиды (рис 115). (Слово „анероид“ в переводе на русский язык означает — безвоздушный.) Главною частью металлического барометра является плоская металлическая коробочка с волнистой крышкой (рис. 116). Из этой коробочки выкачивается воздух, и, чтобы атмосферное давление не раздавило коробочки, в центре волнистой крышки приделан столбик, который пружиной Р оттягивается вверх. Таким образом при увеличении давления крышка коробочки будет прогибаться, при уменьшении давления пружина будет выпрямлять крышку. К столбику посредством передаточного механизма прикреплена стрелка-указатель, которая передвигается вправо и влево при изменении давления. Под стрелкой укрепляется шкала, деления на которую наносят по показаниям ртутного барометра. Так например, число 754, против которого стоит стрелка анероида, показывает, что в данный момент на ртутном барометре высота ртути будет 754 мм. Анероиды очень чувствительны и удобны для перевозки, но, к сожалению, упругость пружины не остается постоянной, вследствие чего правильные при изготовлении анероида показания могут с течением времени оказаться неверными.
Во избежание возможных ошибок при пользовании анероидом его нужно сверять время от времени со ртутным барометром и, замечая ошибки в показаниях, делать необходимые поправки. При пользовании анероидом вводят исправления в его показания согласно таблице поправок.
Особенно важное значение при предсказании погоды на ближайшие дни имеет атмосферное давление. В зависимости от изменения атмосферного давления изменяется и погода. Поэтому барометр является необходимым прибором при метеорологических наблюдениях

* Метеорология — наука о явлениях, происходящих в земной атмосфере.

Вопросы.
1. Почему металлический барометр назвали анероидом — безвоздушным?
2. Почему атмосферное давление не раздавливает металлической коробочки, из которой выкачан воздух?
3. Что обозначают числа шкалы анероида?
4. Какое давление отмечает анероид на рисунке 115?

91. Альтиметр. Паскаль опытом доказал, что давление на вершине горы меньше, чем у ее подножья, так как на вершине горы слои воздуха, лежащие ниже вершины, не производят давления. Зная, как понижается давление в зависимости от высоты места, можно по показанию барометра определить высоту местности над уровнем моря. При небольших подъемах можно считать, что на каждые 12 м подъема давление понижается на 1 мм. Очень чувствительные металлические барометры, имеющие шкалу, по которой непосредственно можно отсчитывать высоту местности, называются альтиметрами (высотомерами) и употребляются в авиации, в воздухоплавании и при подъемах на горы.

Вопросы.
1. Что такое альтиметр и для чего он употребляется?
2. Как изменяется атмосферное давление при подъеме?
3. Измерьте анероидом давление в нижнем и верхнем этажах здания. Где давление больше? На сколько?

92. Манометр. В технике приходится иметь дело с давлениями гораздо большими, чем атмосферное давление. Для измерения этих давлений в технике за единицу давления принимается давление, равное 1 кг/см², и это давление называют технической атмосферой.
Приборы для измерения давлений называют манометрами.
С некоторыми манометрами мы были знакомы раньше.
Один из таких манометров (рис. 117) состоит из согнутой дугой овальной трубки, запаянный конец которой соединен со стрелкой, двигающейся вдоль шкалы, а открытый конец соединен с тем пространством, где желают определить давление. Когда давление внутри трубки увеличивается, она немного распрямляется и заставляет двигаться стрелку. По передвижению стрелки определяют величину давления.

Вопросы.
1. Что называют технической атмосферой?
2. Чем измеряют давление?
3. Вычислить силу давления на стенку котла площадью в 2 м², если давление внутри котла 5 атмосфер.
4. Вычислить силу давления атмосферы на поверхность тела взрослого человека, равную примерно 1,5 м².

93. Нагнетательный у насос. Для накачивания воздуха или, как говорят, для нагнетания воздуха пользуются специальными насосами. Такие насосы применяются для накачивания воздуха в примусе и для велосипедов.
Нагнетательный насос для примуса (рис. 118) состоит из металлической трубки, на нижнем конце которой, находящемся внутри резервуара примуса, помещен клапан, открывающийся внутрь резервуара. Поршень насоса сделан из кожаного колпачка. Когда поршень двигается внутрь резервуара и сжимает воздух в насосе, колпачок под давлением воздуха плотно прижимается к стенкам трубки и, сжимая воздух, гонит его к клапану. Сжатый воздух открывает клапан и переходит из насоса в резервуар. Когда поршень вытягивают, наружный воздух сжимает колпачок и входит внутрь насоса.
Таково же устройство и велосипедного насоса с той лишь разницей, что клапан, запирающий нагнетаемый в шину воздух, находится не в самом насосе, а внутри резиновой камеры шины.
Более сложного устройства мощные насосы, применяемые в различных случаях для производства сжатого воздуха, называются компрессорами. Поршень компрессора приводится в движение паровой машиной или каким-либо другим двигателем.

Вопрос.
Как устроен насос в примусе?

94 Применение сжатого воздуха. Через систему труб сжатый воздух можно подвести в любое место фабрики или завода. Понятно, что сжатый воздух нашел широкое применение в современной технике.
Часто на заводах и на больших постройках можно встретить инструменты, которые приводятся в действие сжатым воздухом. Такие инструменты называются пневматическими инструментами.
Пневматические инструменты присоединяются к сети сжатого воздуха длинной резиновой трубкой. Рабочий, держа рукоятку инструмента, регулирует поступление в него сжатого воздуха. В зависимости от устройства механизма инструмент, вставленный в рукоятку, или может притти в быстрое вращение или будет совершать ряд прямолинейных движений вперед и назад. Часто употребляют пневматические сверла, молотки, буравы, зубила. Даже окраска зданий производится при помощи распыленной струи краски, которую посылает сжатый воздух.
Пневматические инструменты особенно удобны для работы в рудниках, так как отработанный сжатый воздух, выйдя из инструмента, расширяется и способствует вентиляции шахт. В тех шахтах, где присутствие газа не позволяет пользоваться электричеством, вагонетки перевозят при помощи машины, похожей по своей работе на паровоз, но приводится эта машина в движение не паром, а сжатым воздухом.
Имеются пневматические железные дороги для пересылки вагонеток с письмами, имеются подъемники, поднимающие большие тяжести.

Вопросы.
1. Что такое пневматические инструменты?
2. Какие вы знаете применения сжатого воздуха?

95. Тормоз. Необходимо отметить применение сжатого воздуха для регулирования скорости движения поезда и трамвайных вагонов.
Из личного опыта мы знаем, как трудно сразу остановиться при быстром беге. Скорость железнодорожных поездов доходит до 90 и более километров в час. Если бы при такой скорости машинист, заметив какую-либо опасность на пути, затормозил только паровоз, вагоны, продолжая свое движение, разбились бы сами и разрушили паровоз. При большой скорости поезда необходимо иметь у каждого вагона тормоза, при помощи которых возможно было бы одновременно остановить все вагоны.
Тормоза обычно работают сжатым воздухом.
На паровозе имеется специальный резервуар, в который воздушным насосом паровая машина качает воздух. По всему поезду от этого резервуара идет трубопровод, к которому присоединены воздушные тормоза всех вагонов поезда (рис. 119).
Тормоз состоит из металлического цилиндра, внутри которого помещен поршень, разделяющий цилиндр на две части — А и В; в части А находится пружина, отжимающая поршень и соединенную с ним тормозную колодку. Сжатый воздух из трубопровода попадает в цилиндр и производит на поршень с той и другой стороны одинаковые давления, вследствие чего поршень, отжимаемый пружиной, отводит тормозную колодку от обода колеса. Если открыть где-либо кран трубопровода или трубопровод вследствие какой-либо аварии разорвется, то сжатый воздух выходит из трубопровода и из части А цилиндра. Сжатый воздух, который находится в части В, не может выйти, так как клапан открывается только внутрь цилиндра; давление сжатого воздуха на поршень со стороны в сильно прижмет тормозную колодку к ободу колеса.
Обычно тормоз приводит в движение машинист, открывая кран трубопровода, но и каждый пассажир в случае опасности, грозящей поезду, может остановить поезд, открыв кран трубопровода, имеющийся в вагоне. При разрыве поезда разрывается и трубопровод, и тем самым автоматически производится торможение всего поезда.
Существуют и другие системы воздушных тормозов.

Вопросы.
1 Для чего применяют воздушный тормоз?
2. Начертите устройство тормоза и расскажите, как он действует.

96. Разрежающий насос. В середине XVII в. физик Отто Герике, желая исследовать „пустое пространство“, построил насос, при помощи которого выкачивал из различных сосудов воздух.
На рисунках 120 и 121 изображен простейший школьный насос, причем нижняя часть рисунка, где находятся клапаны, изображена схематически, чтобы ясно можно было разобрать их действие.
В металлическом цилиндре плотно ходит поршень А (рис. 120). У конца цилиндра имеются два наконечника с клапанами, причем клапан одного из этих наконечников открывается внутрь цилиндра В, клапан С другого наконечника открывается наружу. Пусть наконечник В соединен с каким-нибудь резервуаром. Вытягивая поршень, разрежают воздух в цилиндре насоса, вследствие чего воздух в резервуаре, имея давление большее, чем в цилиндре, открывает клапан В и частью входит в цилиндр (рис. 120). Двигая поршень внутрь цилиндра, сжимают оказавшийся в цилиндре воздух, который открывает клапан (рис. 121) и выходит наружу. Так повторяется при каждом ходе поршня, вследствие чего воздух в резервуаре разрежается.
В промышленности употребляют насосы более совершенной конструкции, дающие очень большое разрежение.

Вопрос.
Как устроен простейший разрежающий насос?

97. Применение насосов в технике. Разрежающие насосы применяются при изготовлении электрических ламп, радиоламп и термосов. Во всех этих случаях надо из стеклянного сосуда выкачать содержащийся в нем воздух и запаять после выкачивания воздуха самый сосуд. Те острые носики, которые можно видеть на лампах старых выпусков, есть остатки трубок, которыми лампы соединялись с насосом.
Следует упомянуть о применении разрежающих насосов при обработке железнодорожных шпал. Как бы сухо ни было дерево, в нем всегда есть влага, а положенная на землю даже совершенно сухая шпала очень быстро станет сырой. Шпала скоро сгниет, а для движения поездов гнилые шпалы представляют большую опасность. Чтобы предупредить гниение шпал, их помещают в специальный сосуд — вакуумную* камеру, в которую налит противогнилостный состав. При разрежении воздуха в камере из шпал выходит воздух. Когда в вакуумную камеру впустят воздух, то противогнилостный состав под давлением наружного-воздуха проникает в поры шпал. Таким же способом пропитывают особым веществом обмотки электрических машин.

* От латинского слова вакуум — пустое пространство.

Мощные насосы, способные выкачивать сразу большие массы воздуха, но не дающие больших разрежений, употребляются как пылесосы в таких производствах, где получается много пыли и сора. В хорошо оборудованных столярных, механических мастерских около каждой машины имеется трубопровод, ведущий к мощному насосу, который отсасывает получающиеся при производстве стружки и опилки. Таким же насосом перекачивают зерно на элеваторах. Можно таким способом перемещать не только зерно, но и шерсть, хлопок, коноплю и другие материалы, обладающие небольшим удельным весом. Но если эти насосы выкачивают воздух (а вместе с воздухом увлекают и указанные предметы) из одного помещения, то, наоборот, в другое помещение они гонят воздух. Значит, насосом можно воспользоваться и для нагнетания воздуха Такие вентиляторы дают струю воздуха для горна кузнеца, дают воздух в доменные печи для плавки чугуна, посылают воздух в сушильные камеры для сушки дерева, дают свежий воздух, профильтрованный через бумазейные фильтры, в здание, вентилируют шахты и рудники, выкачивая из них испорченный воздух и посылая чистый.

98. Воздухоплавание. Жидкость выталкивает погруженное в нее тело с силой, равной весу вытесненной жидкости. То же самое явление наблюдается и в газах.
Газ выталкивает погруженное в него тело с силой, равной весу вытесненного газа.
На этом законе основано воздухоплавание.
Если вес воздушного шара с оболочкой и грузом меньше веса вытесненного им воздуха, то шар поднимается кверху.
Воздушные шары наполняют газом, который по своему удельному весу легче воздуха. Приводим таблицу, в которой указан вес 1 м³ различных газов.

Воздух при 0° .... 1,29 кг
Воздух при 15° .... 1,22 „
Светильный газ .... 0,42 „
Гелий .... 0,18 „
Водород .... 0,09 „

Разность между весом кубического метра воздуха и весом такого же объема газа называется подъемной силой одного кубического метра. Таким образом подъемная сила 1 м³ различных газов:

Светильный газ .... 1,29 − 0,42 = 0,87
Гелий .... 1,29 − 0,18 = 1,11
Водород .... 1,29 − 0,09 = 1,20

Наибольшую подъемную силу имеет водород, вследствие чего его выгодно употреблять для наполнения воздушных шаров, но водород горит, что представляет большую опасность. Для наполнения дирижаблей применяют или гелий или негорючую смесь водорода и гелия.
Обычный воздушный шар для свободного полета приготовляется из шелковой прорезиненной материи и наполняется водородом (рис. 122). На шар накинута сетка, к которой привязана корзина для воздухоплавателей и инструментов.
Для намеренного выпуска газа имеется клапан, при помощи которого можно выпустить часть газа, и шар, уменьшившись в объеме, начнет опускаться. Если, наоборот, воздухоплаватели достигли таких высот, где вес шара равен весу вытесняемого воздуха и шар выше не поднимается, то, сбросив с шара некоторое количество балласта (сухой песок, который берут с собою в мешках), воздухоплаватели смогут подняться выше.
Чтобы ослабить удар корзины о землю при спуске шара, от корзины спускается вниз толстый канат — гайдроп. Ложась при спуске на землю, он облегчает шар и тем тормозит его спуск.
Кроме воздушных шаров для свободного полета применяются еще привязные змейковые аэростаты, на которых поднимаются для военных надобностей с целью наблюдения за противником, за местами, где падают снаряды дальнобойной артиллерии и т. д. В корзине аэростата обычно помещаются 1–2 летчика-наблюдателя, связанные телефоном с землей (рис. 123).
Воздушные шары (кроме привязных змейковых) летят по воздуху туда, куда несет их ветер. Управляемые дирижабли появились тогда, когда удалось сделать легкие мощные машины для вращения винтов такого же вида, как и у аэропланов. Форма дирижаблей — длинная сигара с тупым носом и острой кормой (рис. 124). На корме укреплены неподвижные поверхности — стабилизаторы, не дающие возможности дирижаблю вращаться вокруг продольной оси и сообщающие устойчивость, и рули для поворота дирижабля вправо и влево, вверх и вниз. В длинной гондоле, прикрепленной к дирижаблю, в передней части находятся винты, при вращении которых дирижабль может двигаться в желательном направлении. В других гондолах находятся пассажиры, а в военных дирижаблях также и пулеметы для обстрела неприятеля. Жесткие дирижабли состоят из металлического корпуса, обтянутого снаружи материей; внутри этого корпуса помещается несколько камер. Выход газа из одной камеры или порча ее только несколько уменьшит подъемную силу дирижабля, но не заставит его упасть. Наполнение газом дирижаблей обходится очень дорого, почему при спуске дирижабля из него газ не выпускают. Дирижабль вводят в закрытое помещение — эллинг, где он и находится до нового полета, или причаливают к особым мачтам (рис. 124).

Вопросы.
1. Какова выталкивающая сила воздуха при 0°, действующая на тело объемом в 1 м³?
2. Резиновый шар объемом в 100 дм³ наполнен водородом. На сколько этот шар легче такого же шара, наполненного воздухом?
3. Детские воздушные шары поднимаются вверх. Что больше: вес этого шара с наполняющим его газом или выталкивающая сила воздуха?
4. Какие газы употребляются для наполнения воздушного шара?
5. Что называется подъемной силой аэростата?
6. Воздушный шар диаметром в 20 м имеет объем около 4 000 м³. Найдите подъемную силу этого шара, если он наполнен водородом.
7. Воздушный шар имеет емкость в 1 500 м³ и наполнен водородом. Оболочка и гондола весят 250 кг. Может ли этот шар поднять трех пассажиров, весящих по 65 кг каждый?

99. Ветряные двигатели. С очень давних времен люди пользуются силой ветра для движения парусных судов. Для производства других механических работ использование силы ветра началось гораздо позже. Сначала появились ветряные мельницы, которые ставились на открытых местах, — большие сооружения, занимающие много места (рис. 125).
На этом рисунке видно мельничное колесо с четырьмя крыльями, врубленными в главный вал мельницы. При ветре особым способом поставленные крылья двигаются и вращают вал. Вал помощью шестерен сообщается с жерновами.
Так как крылья надо ставить по ветру, то мельница может поворачиваться или целиком на вертикальном брусе, служащем осью, или поворачивается только верх мельницы.
Чтобы можно было работать при различных скоростях ветра, крылья мельницы делаются из двух решетчатых частей, из которых одна покрывается съемочными деревянными щитами. При большой скорости ветра часть этих щитов снимается, и тем уменьшается поверхность, на которую давит ветер.
Ветряное колесо состоит из ряда деревянных или металлических пластин, расположенных вокруг вала. Устанавливаются они по ветру автоматически с помощью руля.
Изменение величины поверхности достигается установкой пластин под различными углами к направлению ветра.
В настоящее время Центральным аэрогидродинамическим институтом в Москве (ЦАГИ) производится работа по конструированию ветряных двигателей больших мощностей.
Одной из причин, почему в настоящее время еще мало применяют в промышленности работу ветра, является непостоянство ветра.
В нашем народном хозяйстве ветряки применяются пока главным образом для небольших мельниц.
Задачей совместной работы науки и техники является выяснение величины работы ветра, которая может быть использована в наших условиях, выяснение тех точек, где технически и экономически более выгодны установки ветряков, наконец выработка типа ветряка, наиболее подходящего к условиям нашего народного хозяйства. И вместо мельничных колес ветер будет вращать крылья огромных ветряков, приводящих в движение электрические установки. В электрификации СССР на помощь углю и воде придет голубой уголь — ветер.

{}

ОТВЕТЫ К УПРАЖНЕНИЯМ.

4.
1 — 1 000 мм;
2 — 0,001 мм;
3 — 5 000 м;
4 — 25 см; 120 см; 2,5 см; 70 000 см.

15.
1 — 2 500 см³;
3 000 000 см³;
4 800 000 см³;
0,4 см3.

22.
1 — 2 500 г;
2 — 125 г;
3 — 3,784 кг;
4 — 1 000 000 г;
5 — 1 т.

30.
1 — 1 г/см³
2 — 7,8 г/см³
3 — 2,6 г/см³
4 — 0,8 г/см³
5 — в 13,6 раз;
6 — олово;
7 — 0,00129 г;
8 — в 3 раза (приблиз.).

32.
1 — 22.6 кг.
2 — 936 г;
3 — 18,33 кг;
4 — 3,6 кг;
5 — 4 кг;
6 — 800 кг;
7 — 161,25 кг;
8 — Р = dV.

33.
1 — 100 дм³;
2 — 30 см³;
3 — около 1,77 см³;
4 — около 73,5 см³;
5 — 12 дм³;
6 — 10 дм³;

58.
4 — 10 кг;
5–0,4 кг/см².

59.
1 — 40 т;
2 — в 10 000 раз.

66.
1 — общее — 1 кг; на 1 см² — 5 г/см²; высота — 5 см;
2 — 12 г/см²;
3 — давление на 1 см² дна больше в узком сосуде.

67.
1 — 20 г/см²; 272 г/см²; 16 г/см².
2 — 640 г/см²;
3 — одинаковое давление;
4 — 272 гр.

71.
3 — 20 г;
4 — 8 г;
5 — 50 см³.

73.
3 — 7 000 т;
5 — 61 кг:
6 — 900 м³.

74.
1 — 5 см³;
2 — 2,7 г/см³.

87.
3 — 103,36 кг;
5 — ок. 1 450 кг.

93.
1 — 1,29 кг;
2 — на 120 г;
6 — 4 800 кг.

{}

СОДЕРЖАНИЕ.

ГЛАВА ПЕРВАЯ.
Простейшие измерения.

1. Чтобы овладеть наукой и техникой, надо научиться измерять .... 3
2. Сведения из истории развития мер .... 3
3. Метрическая система мер .... 4
4. Метрические единицы длины .... 5
5. Измерение длины .... 6
6. Масштабная линейка .... 6
7. Рулетка .... 7
8. Ошибки при измерении длины .... 7
9. Лабораторная работа № 1 .... 8
10. Лабораторная работа №2 .... 8
11. Кронциркуль и нутромер .... 9
12. Лабораторная работа № 3 .... 9
13. Предельные калибры .... 10
14. Измерение объемов .... 11
15. Метрические единицы объема .... 12
16. Определение объемов .... 12
17. Лабораторная работа № 4 .... 13
18. Вес тела .... 14
19. Вертикальное направление .... 14
20. Горизонтальное направление .... 15
21. Лабораторная работа № 5 .... 16
22. Метрические единицы веса .... 16
23. Весы .... 17
24. Разновески .... 19
25. Виды весов .... 19
26. Правила взвешивания на весах .... 20
27. Лабораторная работа № 6 .... 20
28. Вес воздуха .... 21
29. Удельный вес .... 22
30. Лабораторная работа №7 .... 23
31. Таблица удельных весов .... 24
32. Как по объему тела и удельному весу вещества определить вес тела .... 24
33. Как по весу тела и удельному весу вещества определить объем тела .... 25
34. Какими мерами пользоваться при решении задач .... 27
35. Измерение сил .... 27
36 Лабораторная работа№8 .... 29

ГЛАВА ВТОРАЯ
Действие теплоты на тело.

37. Три состояния вещества .... 30
38. Расширение воздуха .... 31
39. Расширение жидкостей .... 31
40. Лабораторная работа №9 .... 32
41. Расширение твердых тел .... 32
42. Учет теплового расширения в технике .... 35
43. Термометр .... 36
44. Медицинский термометр .... 38
45. Переход вещества из одного состояния в другое под действием теплоты .... 38
46. Использование в технике перехода вещества из одного состояния в другое .... 40
47. Особенность теплового расширения воды .... 40
48. Круговорот воды в природе .... 41

ГЛАВА ТРЕТЬЯ.
Твердые тела.

49. Изменение формы твердого тела .... 42
50. Упругость .... 43
51. Лабораторная работа №10 .... 45
52. Давление .... 45
53. Гусеничный трактор .... 47
54. Танк .... 48
55. Фундамент .... 49

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ.
Жидкости.

56. Сжимаемость жидкости .... 50
57. Свободная поверхность жидкости .... 51
58. Передача давления твердым телом и жидкостью .... 52
59. Гидравлический пресс .... 53
60. Применение гидравлических машин в технике .... 54
61. Движение воды по трубам .... 56
62. Сообщающиеся сосуды .... 56
63. Водомерные стекла .... 57
64. Артезианские колодцы .... 58
65. Манометры .... 58
66. Давление жидкости на дно сосуда .... 59
67. Зависит ли давление жидкости на дно от формы сосуда .... 60
68. Давление жидкости на стенки сосуда .... 61
69. Давление внутри жидкости .... 62
70. Давление жидкости на погруженное в нее тело .... 64
71. Закон Архимеда .... 64
72. Плавание тел .... 66
73. Подводная лодка .... 66
74. Определение удельного веса при помощи закона Архимеда .... 68
75. Лабораторная работа № 11 .... 69
76. Ареометр .... 70
77. Водяные двигатели .... 70
78. Белый уголь .... 71
79. Водяные колеса .... 71
80. Водяные турбины .... 71
81. Устройство водопровода .... 74
82. Канализация .... 75

ГЛАВА ПЯТАЯ.
Газы.

83. Как действует водяной насос .... 77
84. История открытия атмосферного давления .... 78
85. Опыт Торичелли .... 79
86. Почему вода идет за поршнем .... 79
87. Величина атмосферного давления .... 80
88. Атмосферное давление на различной высоте .... 81
89. Барометр .... 81
90. Анероид .... 82
91. Альтиметр .... 84
92. Манометр .... 84
93. Нагнетательный насос .... 85
94. Применение сжатого воздуха .... 85
95. Тормоз .... 86
95. Разрежающий насос .... 87
97. Применение насосов в технике .... 88
98. Воздухоплавание .... 89
99. Ветряные двигатели .... 92

{}

Рис. 1.
Рис. 2. Эталон метра.
Рис. 3. Измерение масштабной линейкой.
Рис. 4. Рулетка.
Рис. 5. Неправильное положение масштаба.
Рис. 6. Правильное и неправильное положение глаза при отсчете.
Рис. 7. К лабораторной работе № 2.
Рис. 8. Кронциркуль.
Рис. 9. Нутромер.
Рис. 10. Перенос обмера на масштабную линейку.
Рис. 11. Перенос обмера на масштабную линейку.
Рис. 12. Измерение предельным калибром. Проходная скоба.
Рис. 13. Измерение предельным калибром. Браковочная скоба.
Рис. 14. Двойной калибр-пробка.
Рис. 15. Литр.
Рис. 16. Мензурка цилиндрическая малая.
Рис. 17. Мензурка цилиндрическая большая.
Рис. 18. Мензурка коническая.
Рис. 19. Рис. 20. Определение объема твердого тела.
Рис. 21. Определение объема газа мензуркой.
Рис. 22.
Рис. 23. Отвес.
Рис. 24. Плотничий ватерпас.
Рис. 25. Уровень.
Рис. 26. Вес литра воды равен 1 кг.
Рис. 27 и 28. Пружинные весы.
Рис. 29. Рычажные весы.
Рис. 30. Коромысло весов.
Рис. 31. Разновески.
Рис. 32. Специальные весы для взвешивания чрезвычайно малых тел.
Рис. 33. Взвешивание способом тарирования. Предмет уравновесили тарой.
Рис. 34. Тару уравновесили гирями.
Рис. 35. Шар для взвешивания воздуха.
Рис. 36. Объемы цилиндров из различных материалов при одинаковом весе.
вода алюминий олово железо серебро золото
Рис. 37. Объемы различных жидкостей при одинаковом весе.
спирт керосин вода серная кислота ртуть
Рис. 38.
Рис. 39. Динамометр.
Рис. 40. Употребление динамометра для определения силы тяги.
Рис. 41.
Рис. 42. Расширение воздуха при нагревании.
Рис. 43.
Рис. 44. Сравнение расширения жидкостей.
Рис. 45. Почему двигается указатель, если зажечь спиртовку?
Рис. 46.
Рис. 47. Расширение металлического стержня при нагревании.
Рис. 48.
Рис. 49. Пластинки из различных металлов расширяются различно.
Рис. 50.
Рис. 51. Железнодорожный мост укрепляют на катках.
Рис. 52. Компенсатор.
Рис. 53. Термометр.
Рис. 54. Термометр в тающем льде.
Рис. 55. Термометр в парах кипящей воды.
Рис. 56. Медицинский термометр.
Рис. 57. Обращение водяного пара в воду.
Рис. 58.
Рис. 59.
Рис. 60. Исследование разрывающей нагрузки различных материалов.
Рис. 61. Гусеничный трактор.
Рис. 62. Танк.
Рис. 63. Фундамент здания.
Рис. 64. Фундамент, поставленный на бетонной подушке. Грунт укрепили сваями. Длинные сваи показаны только началом и концами. Обрыв в середине каждой сваи сделан, чтобы уменьшить размер рисунка.
Рис. 65.
Рис. 66. Капля воды на наклонном стекле.
Рис. 67.
Рис. 68.
Рис. 69.
Паскаль. (1623 г. – 1662 г.).
Рис. 70.
Рис. 71.
Рис. 72. Схема гидравлического пресса.
Рис. 73.
Рис. 74. Равновесие жидкости в сообщающихся сосудах.
Рис. 75. Фонтан.
Рис. 76. Водомерное стекло.
Рис. 77. Водомерное стекло у парового котла.
Рис. 78. Артезианский колодец.
Рис. 79. Манометр.
Рис. 80 и 81. Манометр с жидкостью.
Рис. 82. Давление жидкости на дно.
Рис. 83. Давление жидкости на дно сосуда.
Рис. 84. Давление жидкости на дно не зависит от формы сосуда.
Рис. 85.
Рис. 86.
Рис. 87.
Рис. 88.
Рис. 89. Измерение давления внутри жидкости.
Рис. 90. Вода давит на картонку снизу вверх и прижимает ее к краям стекла.
Рис. 91. Давления воды на картонку сверху вниз и снизу вверх равны, вследствие чего картонка отпадает от стекла.
Рис. 92.
Архимед.
Рис. 93.
Рис. 94.
Рис. 95. Подводная лодка.
Рис. 96. Поплавок Полянского.
Рис. 97. Ареометр.
Рис. 98. Водяное колесо.
Рис. 99. Турбина Пельтона.
Рис. 100.
Рис. 101.
Рис. 102. Турбина Фрэнсиса.
1 — направляющее колесо;
2 — подающая воду труба;
3 — рабочее колесо.
Рис. 103. Устройство гидроэлектрической станции.
Рис. 104. Схема городского водопровода.
Рис. 105. Соединение кухонной раковины с канализационной сетью.
Рис. 106. Промывное устройство в уборной. При опускании рычага вместе с ним поднимается изогнутая часть трубы С — сифон. Вода из бачка течет в унитаз, и, если уже опустили рычаг, оставшаяся в бачке вода всасывается через сифон в трубку и промывает унитаз. Плавающий в бачке шар Ш прикреплен к рычагу, запирающему кран, и когда вода из бачка выльется, шар упадет вниз и откроет кран. Вода через кран наполняет бачок. Шар, всплывая по мере наполнения бачка водою, запирает кран. На рисунке видны водяная пробка, запирающая канализационную трубу, и вентиляционная труба.
Рис. 107. Водяной всасывающий насос.
Рис. 108 Нагнетательный насос.
Галилей (1564 г. — 1642 г.).
Торичелли (1608 г. — 1647 г.).
Рис. 109. Опыт Торичелли.
Рис. 110.
Рис. 111. К задаче 6.
Рис. 112.
Рис. 113. Чашечный барометр.
Рис. 114. Сифонный барометр.
Рис. 115. Анероид.
Рис. 116.
Рис. 117. Манометр.
Рис. 118. Примус.
Рис. 119. Воздушный тормоз.
Отто Герике (1602 — 1686 г.).
Рис. 120.
Рис. 121.
Рис. 122. Воздушный шар.
Рис. 123. Змейковый аэростат.
Рис. 124. Дирижабль.
Рис. 125. Ветряная мельница.