Секреты физики. Опыты с грязью
Бывают столь опасные болота, о которых говорят, что они затягивают вглубь свои жертвы. Действительно, когда человек или животное, попав в такое болото, старается выбраться из него, проваливается тем быстрее, чем больше затрачивает усилий.
Почему же это происходит?
Плотность болотной грязи колеблется в пределах (1,2—2,6) 103 кг/м3, что больше плотности воды 103 кг/м3. Поэтому никакое неподвижное тело с плотностью незначительно превышающей плотность воды утонуть в такой жиже не может. Попробуем убедиться в этом, начав простые опыты с обычной грязью, какую нетрудно найти после проливного дождя. А цель наших первых опытов — осознать, чем грязь отличается от жидкостей (таких, как вода) и твердых тел.
Опыт 1. В сосуд кладем деревянный или металлический брусок (твердое тело), а затем, налив немного воды, добавляем немного грязи (напри мер, глинистой земли с участка). Как ведет себя каждое вещество?
Вода растекается, ее поверхность становится гладкой и горизонтальной. Твердоетело сохраняет свою форму. А грязь? Она частично расходится по сосуду, а частично остается в том месте, куда мы ее положили. Поверхность ее не станет ни гладкой, ни горизонтальной. Комок грязи, который мы положили, остается комком, только меньшим. Как же ведет себя грязь — как жидкость или как твердое тело?
Опыт 2. Два твердых тела (например, один деревянный брусок, другой металлический) положим сначала на поверхность воды, потом — другого твердого тела и, наконец, на поверхность грязи. Как они ведут себя?
Деревянный предмет, частично погрузившись в воду, всплывает, металлический предмет потонет. На поверхности твердого тела оба предмета останутся в неизменном положении. А на поверхности грязи0 Каждый предмет частично погрузится в грязь (деревянный значительно меньше, чем металлический), но ни один из них не потонет. Так что же грязь — жидкость или твердое тело?
Опыт 3. Попробуем воткнуть палочку из твердого дерева и металли-*ческий гвоздь в воду, в мягкое дерево и в грязь. Удастся ли нам это сделать?
Вода и грязь оказывают в данном случае настолько незначительное сопротивление, что его даже трудно заметить. Но просто воткнуть палочку и гвоздь в мягкое дерево очень трудно, иногда это удается только силачам, обычно же для этого необходим молоток. Таким образом, грязь — эт жидкость или твердое тело?
Опыт 4. Деревянной палочкой или металлическим гвоздем поочередно „протыкаем” воду, дерево (можно забить) и грязь, придерживая за другой конец так, чтобы они торчали вертикально. А теперь начнем передви гать их горизонтально вдоль поверхности воды, твердого тела и грязи. На какое сопротивление мы натолкнемся?
Вода оказывает незначительное сопротивление, а твердое тело, настолько большое, что скорее сломается палка и согнется гвоздь, чем мы сумеем их хоть чуть-чуть продвинуть. Грязь оказывает сопротивление, но ощутимо большее, чем вода, и намного меньшее, чем твердое тело. Так что же грязь — жидкость или твердое тело?
Опыт 5. На поверхность воды кладем брусок (или другой предмет) и мягкого дерева. В дерево и в комок грязи наполовину забиваем гвоздь.. Что произойдет с бруском и с гвоздями, если мы постараемся протолкнуть или забить их глубже?
Разумеется, деревянный предмет даже глубоко опущенный, всплывет на поверхность и примет прежнее положение. Гвозди, забитые на большую глубину как в дерево, так и в грязь, не вернутся в исходное положение. И опять наш вопрос: грязь -это жидкость или твердое тело?
Опыт 6. Начнем его так же, как опыт 4, не опустим в воду еще и металлический предмет. А теперь будем экспериментировать как бы я обратном направлении: стараясь немного выдвинуть наши предметы Как они будут вести себя?
Плавающий деревянный предмет, частично погруженный в воду, если его немного „взять на себя” и отпустить, вернется в исходное положение. Гвоздь, поднятый со дна сосуда, а затем отпущенный, опять потоке г. Гвоздь, если его немного вытащить клещами из дерева, не вернется ч исходное положение. Похоже поведе! себя гвоздь, забитый в грязь. Так как же: грязь — это жидкость или твердое тело?
Какие выводы можно сделать из описанных выше опытов? Теперь я вам признаюсь, что я преднамеренно оставил в них определенную свободу, чтобы вы сами обдумали и другие варианты экспериментов. Это поможет вам лучше понять, чем грязь отличается от обычной жидкости и твердого тела, а чем похо-жа на них. И второе — вы сами сумеете оценить, в какой степени вода, твердое тело и грязь ведут себя в соответствии с законом Архимеда.
А когда вы поймете, чем является грязь, попытайтесь ответить на два вопроса, поставленные мною в начале статьи.
ЗБИГНЕВ ПЛОХОЦКИЙ
Журнал “Горизонты техники для детей” № 3-88г.