Материалы, опубликованные в журналах и не входящие в статьи, можно увидеть на страницах номеров:

19 июня 2021

Занимательная механика | ТМ 1935-06

Почему реки извиваются

Нетрудно заметить, что все реки извиваются подобно ползущей змее. Не следуем думать, что извивание всегда обусловлено рельефом почвы. Местность может быть совершенно ровная, и все-таки ручей извивается.

Это представляется довольно загадочным: казалось бы, в такой местности естественнее ручью избрать прямое направление.

Ближайшее рассмотрение обнаруживает однако неожиданную вещь: прямое направление даже для ручья, текущего по ровной местности, есть наименее устойчивее, а потому и наименее вероятное.

Так само собой
изменяется
ложе реки
Сохранить прямолинейность река может только при идеальных условиях, которые в действительности никогда не осуществляются.

Вообразим ручей, протекающий в приблизительно однородном грунте строго прямолинейно. Покажем, что такое течение долго сохраняться не будет. От случайных причин, например от неоднородности грунта, течение ручья в каком-нибудь месте чуть искривилось. Что будет дальше? Выровняет ли река свое течение сама? Нет, искривление будет расти. В месте искривления вода, двигаясь криволинейно, будет, вследствие центробежного эффекта, напирать на вогнутый берег, подмывать его и в то же время отступать от выпуклого берега. Для выпрямления ручья нужно как раз обратное: подмывание выпуклого берега и отступание от вогнутого. Вогнутость станет от подмывания увеличиваться, кривизна излучины — возрастать, а вместе с тем будет увеличиваться и центробежная сила, которая в свою очередь усилит подмывание вогнутого берега. Достаточно, как видите, образоваться хотя бы самому незначительному изгибу, и он будет расти неудержимо.

Мало того, уровень реки у вогнутого берега, к которому вода придавливается, стоит выше, чем у выпуклого. Поэтому у дна реки возникает течение воды в поперечном направлении — от вогнутого берега к выпуклому, а вверху, разумеется, обратно: от выпуклого к вогнутому. Поперечное течение переносит продукты разрушения вогнутого берега к выпуклому; там они и оседают. По этой причине выпуклый берег становится покатым (еще более выпуклым), а вогнутый — крутым.

Так как случайные обстоятельства, вызывающие легкий первоначальный изгиб ручья, почти неизбежны, то неизбежно и образование излучин, непрестанно растущих и придающих реке спустя достаточный промежуток времени ее характерную извилистость. Эти извилины носят название «меандров», от реки Меандр (в западной части Малой Азии), змеевидное течение которой поразило древних и сделало название этой реки нарицательным.

Мы совершенно не касались здесь действия вращательного движения Земли, сказывающегося в том, что реки северного полушария усиленно размывают свой правый берег, а южного полушария —  левый.

Так управляет механика геологическими судьбами рек. Нарисованная нами картина развертывается конечно на протяжении огромных промежутков времени, измеряемых тысячелетиями. Однако явление, во многих подробностях сходное с этим, можно видеть в миниатюрном масштабе каждую весну, наблюдая за теми крошечными ручейками, которые промывает талая вода в затвердевшем снеге.

Механика в спорте

Бывают случаи, когда правильная оценка спортивных достижений требует знания механики. Вот пример. Телеграмма из Харькова (от 16 сентября 1934 г.) сообщает, что на областной колхозно-совхозной спартакиаде физкультурница Синицкая в бросании мяча двумя руками установила новый всесоюзный рекорд: 79 метров 92 сантиметра. Представьте себе, что физкультурники Ленинграда желают побить этот рекорд. Какая дальность бросания для этого необходима?

Казалось бы ответ простой: надо закинуть мяч хотя бы на 1 сантиметр дальше. Однако этот ответ, как ни странно, не верен. Если бы в Ленинграде кто-нибудь закинул мяч даже на 5 сантиметров ближе, он и тогда, при правильной оценке, должен был бы считаться побившим рекорд, который был поставлен в Харькове!

Дело в том, что напряжение тяжести в Харькове и Ленинграде — неодинаково, а потому одно и то же усилие посылает мяч в Харькове дальше, чем в Ленинграде, где тяжесть значительнее. Сравнивать рекорды этих двух мест без учета различия в силе тяжести было бы неправильно: физкультурник Харькова поставлен природой в более благоприятные условия.

Остановимся немного на теории. В учебнике механики найдем, что тело, брошенное под углом а к горизонту со скоростью v, покрывает расстояние: 

 S=v2sin2ag

сопротивлением воздуха можно в этом случае пренебречь, g — ускорение тяжести в месте бросания. Величина этого ускорения тяжести зависит от географической широты места и уменьшается с приближением к экватору. Вот величина д для нескольких пунктов:

Архангельск   982 см/сек²

Ленинград      981,7 »

Харьков          980,9 »

Каир               979,2 »

При равных прочих условиях дальность бросания мяча, как ясно из приведенной формулы, обратно пропорциональна этим числам. Несложное арифметическое вычисление, покажет нам, что усилие рук, бросающих в Харькове мяч на расстоянии 73 м 92 см, должно унести мяч и других местах на следующие дистанции:

В Архангельске   73 м 84 см

Ленинграде          73 » 86 »

Каире 74 » 4 »

Каирский физкультурник, считающий себя способным побить рекорд Синицкой потому, что он закидывает мяч в Египте на 74 м, потерпит поражение в Харькове и окажется далеко позади в Архангельске.

Я. Перельман

Комментариев нет:

Отправить комментарий

Последняя добавленная публикация:

Школа революционного ученичества | ТМ 1939-12

Документы, фотографии, репродукции с картин, воспоминания о жизни и деятельности товарища Сталина. Составил Н. НЕМЧИНСКИЙ. Консультация Ем. ...

Популярные публикации за последний год

Если Вы читаете это сообщение, то очень велика вероятность того, что Вас интересуют материалы которые были ранее опубликованы в журнале "Техника молодежи", а потом представлены в сообщениях этого блога. И если это так, то возможно у кого-нибудь из Вас, читателей этого блога, найдется возможность помочь автору в восстановлении утраченных фрагментов печатных страниц упомянутого журнала. Ведь у многих есть пыльные дедушкины чердаки и темные бабушкины чуланы. Может у кого-нибудь лежат и пылятся экземпляры журналов "Техника молодежи", в которых уцелели страницы со статьями, отмеченными ярлыками Отсутствует фрагмент. Автор блога будет Вам искренне признателен, если Вы поможете восстановить утраченные фрагменты любым удобным для Вас способом (скан/фото страницы, фрагмент недостающего текста, ссылка на полный источник, и т.д.). Связь с автором блога можно держать через "Форму обратной связи" или через добавление Вашего комментария к выбранной публикации.