Об этом уже много писали. И, кажется, трудно сказать что-нибудь новое, но вопрос настолько сложен и важен, что каждый, сталкивающийся с ним, подходит к нему со своей стороны и всегда находит что-либо новое.
Обычно при опытах по механике главное внимание обращается на условия равновесия, т.-е. на моменты сил, и очень часто упускается из виду золотое правило механики. Это происходит также потому, что наши фабричные приборы и большинство самодельных не приспособлены к этому. А, кроме того, все самодельные приборы, описанные, хотя бы в нашем журнале, в предыдущие годы, требуют для своего изготовления или большие технические навыки, или хорошо оборудованные мастерские.
Попробуем обойтись без того и другого. Для постройки приборов нам потребуется только лобзик и уменье владеть им, а из материала только фанера и винты по дереву.
Выпилим из фанеры линейку в 60 см длиной и 3 см шириной. Эта линейка будет служить нам рычагом. Вместо подставки воспользуемся стеной, для этого прибьем к ней на высоте нашего роста деревянную чурочку, а к ней привинтим за середину линейку. Винт нам будет служить опорой для рычага. Это прикрепление нужно сделать таким образом, чтобы рычаг без грузов приходил сам в состояние равновесия. В качестве грузов можно воспользоваться мешочками с песком или отлитыми свинцовыми гирьками. Для укрепления гирек в линейке, через равные промежутки, нужно просверлить отверстия.
Для того, чтобы проверить при помощи рычага золотое правило механики, на стену нужно повесить две сантиметровых линейки или две бумажных ленты с нанесенными на них делениями. Эти линейки нужно располагать при каждом опыте против точек прикрепления грузов (рис. 1). Прибор без всяких чертежей даст вам золотое правило механики.
Для этого рычага придется построить неподвижный блок. Из фанеры выпиливаются два кружка 6 см в диаметре и 1 кружок в 5 см. Рашпилем и шкуркой меньшему кружку придается правильная цилиндрическая поверхность, и затем все три кружка склеиваются столярным клеем так, что меньший оказывается между большими. Когда клей подсохнет, рашпилем и шкуркой придается цилиндрическая поверхность выступающим кружкам. В результате этой работы у вас получается блок с желобком по окружности для помещения в нем нити с грузом (рис. 2).
Этот блок на такой же чурочке, как и рычаг, прикрепляется к стене против конца рычага выше его на 100 см.
К концу рычага прикрепляется прочная нить, она перекидывается через блок и к концу ее и рычагу привешиваются грузы. Для определения количества работы к стене прикрепляются две сантиметровые линейки против точек прикрепления грузов (рис. 3).
Вы его уже построили и теперь только остается вам воспользоваться им для того, чтобы проверить, что он никакого выигрыша в силе или скорости не дает (рис. 4).
Построим второй такой же блок, какой мы уже построили, с той лишь разницей, что этот будет заключен в обойнице, и для облегчения его веса сделаем внутри его три вырезки. Обойница может быть сделана из фанеры или просто согнута из проволоки. Проволока для этой цели берется достаточно толстая, во избежание прогибов во время нагрузки. Она пропускается сквозь центр блока, огибается по нему и нижние концы закручиваются и, наконец, выгибается крючок для прикрепления грузов. Если проволока мало упруга, а вы умеете паять, то этот вопрос можно решить таким образом: из проволоки делается петля, и концы ее припаиваются к гвоздю, служащему осью блока (рис. 5).
Опыты с подвижным блоком производятся всегда вместе с неподвижным, поэтому против оси неподвижного блока, отступя от него на 5 см в ту или другую сторону вбейте гвоздь, привяжите к нему нитку, пропустите ее через подвижный блок, затем через неподвижный и, наконец, прикрепите такой груз, чтобы он уравновешивал собственный вес подвижного блока без нагрузки. Когда это сделано можете приступить к опытам с грузами. Для определения величины работы к стене прикрепите сантиметровые линейки против точек прикрепления грузов (рис. 6).
После того, как вы одолели технические трудности в постройке блоков, сооружение полиспастов первого и второго рода не должно представить для вас никаких затруднений.
Полиспаст первого рода делается из блоков таких же, какие вы построили в предыдущем параграфе; что же касается полиспаста второго рода, то он может быть сделан или из равных по величине блоков, насаженных на общую ось, или из блоков различной величины, прикрепленных один над другим на разные оси.
Из фанеры выпиливаются: одно колесо в 5 см диаметром, два колеса в 6 см, одно колесо в 15 см и два колеса в 16 см. При помощи рашпиля и шкурки сначала придается правильная цилиндрическая поверхность колесам 5 и 15 см диаметром, затем все эти шесть колес склеиваются вместе, так что образуют собою тело, изображенное на рисунке 7. Когда клей подсохнет, ворот чистится рашпилем и шкуркой и при помощи винта прикрепляется к стене. К колесу и валу (колесом называется больший блок, а валом — меньший) прикрепляются нити и навиваются в несколько оборотов по желобкам, а к свободным концам привязываются грузы (рис. 8).
И в данном случае, для определения количества работы, к стене прикрепляются сантиметровые линейки против точек приложения сил.
Этот прибор, при помощи которого в механике решаются чрезвычайно важные задачи, часто отсутствует в физических кабинетах и не всегда за него берутся любители физики из-за сложности его устройства. В нашей коллекции попробуем его построить, пользуясь теми же инструментами и материалами.
Выпилим из фанеры линейку 100 см длиной и 4 см шириной с четвертью круга на одном конце, на который наклеим бумагу с градусными делениями или прикрепим вышедший из употребления транспортир. В центре его вобьем небольшой гвоздик, к которому привяжем отвес. На другом конце линейки в фанерной обойнице укрепим блок. Вместо цилиндра, катящегося по наклонной плоскости и представляющего в постройке, без токарного станка, большие технические трудности воспользуемся подвижным блоком который наденем на наклонную плоскость. Для прикрепления грузов к блоку прикрепим две проволочных петли, припаянных к оси блока. Для производства опытов наклонная плоскость одним винтом прикрепляется к стене таким образом, что наклон ее можно изменять произвольно. Величину угла к горизонту нам будет показывать отвес прикрепленный к транспортиру. Зная ее длину и угол при вершине, легко определяется высота и основание или катеты прямоугольного треугольника.
Если сила, удерживающая тело на наклонной плоскости, направлена параллельно ей, то в этом случае нить от блока перекидывается через блок, прикрепленный к верхнему концу наклонной плоскости (рис. 9).
Если же сила направлена параллельно основанию, то в этом случае на стене придется укрепить второй неподвижный блок, через который перекидывается нить от блока, катящегося по наклонной плоскости (рис. 10).
Меняя угол наклонной плоскости и величину нагрузки блока, катящегося по ней, вы можете решить бесконечно большое число задач, связанных с этим прибором.
Этот отдел в физике называется "скучным" отделом. Это потому, что, чаще всего, он проходится без приборов. Часто преподаватели, даже при наличии приборов в физическом кабинете, избегают ими пользоваться, так как опыты дают значительное расхождение с теорией. Но если с самого начала принять во внимание наличие трения во всех наших машинах и приборах, то все эти опыты покажут вам несостоятельность поговорки "теория — одно, а практика — другое" и вопросы, обычно решаемые и запоминающиеся с таким трудом, получат совершенно новое освещение и легко будут усвоены учащимися.
В предыдущем номере мы познакомили читателей с постройкой простейших планеров из бумаги, здесь же мы даем описание постройки более сложных моделей, по сравнению с предыдущими, а именно — небольших реечных моделей планeров. Постройка их крайне проста и требует немного времени. На рисунке 1-м изображен чертеж простейшей модели подобного типа. Рейка-фюзиляж этой модели изготовляется из бамбуковой щепочки сечением 3 × 3 мм и длиною 215 мм *).
Крыло вырезается из плотной бумаги, по размерам рисунка 1-го. Крепится крыло к рейке следующим образом: на рейке, приблизительно на ее середине, делается трещинка, куда и вставляется крыло, таким образом мы можем передвигать его вдоль этой трещинки, регулируя тем самым модель. Стабилизатор (горизонтальный руль) вырезается из той же бумаги, что и крыло, и крепится к фюзиляжу тем же способом. Крепление киля и его размеры ясны из чертежа. Для прочности места крепления фюзиляжа с килем и стабилизатором надо смазать клеем. На носу модели крепится клеем и нитками лыжа из бамбука, размеры ее можно брать произвольными. Для улучшения поперечной устойчивости модели необходимо подогнуть крылья немного кверху, это называется "придать модели поперечное V". Для полета модель берут за фюзиляж, позади крыльев и, наклонив ее слегка носом вниз, дают легкий толчек. Регулировка модели производится согласно таблице. Отрегулировав модель, можно усилить крепление фюзиляжа с крылом клеем. Вес этой модели 3 или 4 грамма. Наилучшие типы подобных моделей приведены на рисунке 2-м. Рис. a — Моноплан с длинными крыльями. Модель летит полого, но очень быстро. Рис. b — Модель биплана. Модель летит очень хорошо, дает плавный и очень пологий полет. Модели этих типов могут быть без конца изменяемы; возможны, конечно, хорошие полеты и с новыми типами. С этими моделями очень интересно проводить соревнования, при чем качество модели выражается отношением высоты, с которой пущена модель к длине полета.
| № | НЕПРАВИЛЬНОСТЬ | СПОСОБ ИСПРА- ВЛЕНИЯ |
ПРИЧИНА |
| 1 | Модель летит носом вниз |
Далеко стоит крыло | Передвинуть крыло к носу модели |
| 2 | Модель "парашюти- рует" |
Близко крыло к носу | Передвинуть крыло ближе к хвосту |
| 3 | Модель летит влево | Криво стоит киль | Перегнуть киль вправо |
| 4 | Модель летит вправо | Криво стоит киль | Перегнуть киль влево |
| 5 | Модель летит волно- образно |
а) Близко крыло к носу |
Передвинуть крыло ближе к хвосту |
| b) Мало поперечное V | Придать поперечное V |
И. Костенко.
*) Бамбук можно выписать из Московского "Снабосоавиахима" по цене 55 коп. за штангу. (стр. 157)