Мир Маринетт Мортем: физика — это круто!

— Это что-то про силу и время? — неуверенно спросил Пустозвонов.

— Почти, — кивнула Маринетт. — Импульс тела — это произведение массы тела на его скорость. Записывается так:

> p = m × v

— Где p — импульс, m — масса, v — скорость.

— И зачем он нужен? — спросил Пустозвонов.

— Есть важный закон: закон сохранения импульса.

— Звучит скучно, — сказал Пустозвонов.

— А на самом деле он очень интересный, — сказала Маринетт. — Смотри:

> «В замкнутой системе сумма импульсов всех тел остаётся постоянной, если на систему не действуют внешние силы»

— Что за замкнутая система? — нахмурился Пустозвонов.

— Это когда тела взаимодействуют только друг с другом, и ничто извне на них не влияет. Например, когда ты стреляешь из пушки — пуля летит вперёд, а пушка откатывается назад.

— Потому что у них одинаковый импульс, но в разные стороны, — сказал Пустозвонов. — Я понял!

— Молодец! — улыбнулась Маринетт. — А теперь представь: ты стоишь на льду. Ты бросаешь тяжёлый камень в одну сторону. Что произойдёт с тобой?

— Я поеду в другую сторону! — воскликнул Пустозвонов.

— Именно! Это и есть реактивное движение. Ты отталкиваешь часть своей массы — и сам двигаешься в противоположную сторону.

— Как ракета! — сказал Пустозвонов.

— Как ракета, — подтвердила Маринетт. — Только вместо газа — ты выбрасываешь камень.

— Я понял! — закричал Пустозвонов. — Я построю реактивный рюкзак и улечу от вас!

— Это плохая идея, — сказала Маринетт, но Пустозвонов уже побежал к Тесле.

Пустозвонов примеряет рюкзак

Через час Пустозвонов стоял в центре площади с огромным устройством на спине. Это был настоящий реактивный рюкзак — с баллонами, соплами и красной кнопкой.

Тесла стоял рядом и проверял приборы.

— Пожалуйста, — сказал он, — сначала нажми эту кнопку, чтобы рюкзак привязался к твоей спине. Потом — эту, чтобы зажечь пилот. И потом — главную. Если не сработает — я не виноват.

— Я справлюсь! — крикнул Пустозвонов. — Я великий изобретатель!

Он нажал первую кнопку. Рюкзак закрепился на его спине с громким щелчком.

— Хорошо, — сказал он. — Вторая кнопка!

Он нажал вторую кнопку. Из сопел вырвался слабый поток плазмы.

— Работает! — закричал он. — А теперь главная!

Он нажал главную кнопку.

Ничего не произошло.

— Почему ничего не происходит?! — закричал Пустозвонов, тряся рюкзак.

— Потому что ты забыл, что импульс зависит от массы, — сказал Тесла, подходя к нему. — Ты слишком лёгкий. И ты не рассчитал, сколько топлива нужно выбросить, чтобы подняться.

— Что мне делать?!

— Добавь массу, — сказал Тесла. — Надень ещё один рюкзак.

Пустозвонов попытался надеть второй рюкзак, но у него не получалось — он был слишком тяжёлым. Тогда он просто привязал его к первому ремнём и сел на землю.

— Теперь я тяжелее! — сказал он. — Давай!

Он нажал главную кнопку. Рюкзаки зажужжали, из них вырвался мощный поток энергии… и Пустозвонов взлетел.

Но не вверх — а в сторону. Он сделал резкий круг, ударился о стену лаборатории и упал в куст.

— Я лечу! — закричал он, лёжа в кустах. — Я великий!

— Ты не летишь, — сказала Маринетт, подходя к нему. — Ты упал. Ты просто оттолкнулся от воздуха, но не рассчитал направление. Импульс сохранился, но он направил тебя в сторону.

— Но я же летел! — настаивал Пустозвонов.

— Нет, — сказала Маринетт. — Ты получил импульс, но ты не управлял им. Вот почему реактивное движение требует расчёта. Если ты выбрасываешь топливо в одну сторону — ты движешься в противоположную. Если ты не знаешь, куда и сколько выбрасывать — ты будешь падать в кусты.

Закон сохранения импульса в действии

Тесла подошёл к ним и помог Пустозвонову встать.

— Я покажу тебе, как работает закон сохранения импульса, — сказал он.

Он взял два телескопических стержня, поставил их на тележку и закрепил.

— Один стержень будет тяжёлым, другой — лёгким. Я их сдвину — и они разлетятся в стороны. Тяжёлый улетит медленнее, лёгкий — быстрее.

Он сжал стержни и отпустил. Они разлетелись в разные стороны. Тяжёлый пролетел несколько метров, лёгкий — почти десять.

— Видишь? — сказал Тесла. — Импульс сохранился. Тяжёлый получил маленькую скорость, лёгкий — большую. Но сумма импульсов осталась нулевой.

— Как в ракете! — сказал Пустозвонов.

— Именно, — кивнул Тесла. — Ракета выбрасывает газ в одну сторону. Газ улетает с большой скоростью, но маленькой массой. Ракета движется в другую сторону — с маленькой скоростью, но большой массой. Импульсы равны.

Пустозвонов задумался.

— Значит, чтобы я взлетел правильно, мне нужно выбросить много газа с большой скоростью?

— Да, — сказал Тесла. — Но ты не рассчитал. И упал.

— В следующий раз я рассчитаю! — сказал Пустозвонов.

— Я тоже так думаю, — улыбнулся Тесла. — А теперь иди отряхивайся. У тебя в волосах куст.

Реактивный побег Маринетт

На следующий день Пустозвонов снова стоял на площади. Теперь он был весь в защитном костюме, с новым рюкзаком, который он сам построил.

— Сегодня я взлечу по-настоящему! — объявил он. — Я рассчитал всё!

— Ты уверен? — спросила Маринетт.

— Абсолютно!

— Тогда лети.

Пустозвонов нажал кнопку. Из рюкзака вырвался поток плазмы, и он взлетел в воздух. Но не просто взлетел — он начал вращаться, как бешеная юла, и полетел прямо на Маринетт.

— Остановись! — закричала она.

— Не могу! — закричал он.

В этот момент Маринетт вспомнила, что у неё есть свой реактивный рюкзак — маленький, аккуратный, который она сконструировала для съёмок фильмов. Она надела его, нажала кнопку, и резко оттолкнулась в сторону.

Рюкзак сработал идеально. Она отлетела на несколько метров, увернулась от падающего Пустозвонова и приземлилась на крышу лаборатории.

— Как ты это сделала? — спросил Тесла, выбегая из лаборатории.

— Закон сохранения импульса, — улыбнулась Маринетт. — Я знала, что он прилетит в мою сторону. Я оттолкнулась в другую, чтобы сохранить импульс системы.

— Но он же был в воздухе! — удивился Тесла.

— Я рассчитала, что моя масса меньше, чем его масса с рюкзаком. Значит, я получу большее ускорение и улечу быстрее, — сказала она. — Простая физика.

Пустозвонов упал на землю, снова в куст, и долго не мог встать.

— Я понял! — крикнул он из кустов. — Закон сохранения импульса работает! Я понял!

Что мы запоминаем из этой главы

Факты:

— Импульс тела = масса × скорость (p = m × v)

— Закон сохранения импульса — в замкнутой системе сумма импульсов остаётся постоянной.

— Реактивное движение — движение, возникающее при отделении от тела его части.

— Импульс сохраняется в любых взаимодействиях — от пули до ракеты.

— Для реактивного движения важно: чем больше масса и скорость выбрасываемого вещества, тем быстрее движется тело.

Ключевые термины:

— Импульс — произведение массы на скорость.

— Замкнутая система — система, на которую не действуют внешние силы.

— Закон сохранения импульса — сумма импульсов тел в замкнутой системе не меняется.

— Реактивное движение — движение тела за счёт отделения части его массы.

Запомните

1. Импульс — это количество движения тела.

2. В замкнутой системе импульс сохраняется.

3. Ракеты, пули, реактивные рюкзаки — всё это работает на законе сохранения импульса.

4. Если ты выбрасываешь что-то в одну сторону — ты движешься в другую.

5. Без расчёта — ты упадёшь в куст.

Задачи для вас

1. Импульс. Пустозвонов с массой 70 кг бежит со скоростью 5 м/с. Чему равен его импульс?

2. Закон сохранения. Пустозвонов стоит на льду и бросает камень массой 5 кг со скоростью 10 м/с. С какой скоростью он начнёт двигаться, если его масса 70 кг? (массой льда пренебречь)

3. Реактивное движение. Из реактивного рюкзака выбрасывается газ со скоростью 100 м/с. Масса газа, выбрасываемого за одну секунду, — 0,1 кг. Какую силу развивает рюкзак?

Мысли Маринетт (в сторону)

> Закон сохранения импульса — самый красивый закон в механике. Он объясняет всё: от полёта пули до движения звёзд. И он очень похож на искусство. В искусстве тоже всё сохраняется: эмоция, которую ты вкладываешь, возвращается к тебе от зрителя. Это как закон сохранения вдохновения.

> Пустозвонов сегодня упал в куст. Но он понял главное: нельзя просто нажать кнопку — нужно рассчитать. Теперь он будет считать. И это уже победа.

> Интересно, сколько раз он ещё упадёт, прежде чем взлетит правильно? Наверное, много. Но каждый раз он будет понимать чуть больше. А это и есть наука.

Конец главы 4.

Продолжение следует… Глава 5. Гравитация наоборот: невесомость и её секреты

Глава 5. Гравитация наоборот: невесомость и её секреты

(Билет 5) — почему в мире Теслы яблоки падают вверх, а Пустозвонов теряет вес (и сознание).

Яблоко, которое упало вверх

Утро в мире Теслы было таким же странным, как и всё остальное. Маринетт сидела под деревом, которое росло в центре лабораторного двора. Это было необычное дерево — его ветви светились слабым голубым светом, а плоды напоминали маленькие лампочки.

Пустозвонов сидел рядом и пытался понять, почему яблоко, которое он только что сорвал, не упало на землю, а полетело вверх.

— Это ненормально! — кричал он. — Гравитация должна тянуть вниз! Почему яблоко летит в небо?!

— Потому что в этом мире гравитация иногда работает иначе, — спокойно ответила Маринетт. — Это зависит от энергии, которую излучает дерево. Иногда оно создаёт антигравитационное поле.

— Антигравитация?! — Пустозвонов выпучил глаза. — Такого не бывает!

— Бывает, — сказала Маринетт. — Здесь есть свой Тесла, и он может всё.

В этот момент к ним подошёл сам Тесла, держа в руках большой ящик с инструментами.

— Я слышал, — сказал он, — ты не веришь в антигравитацию.

— Это противоречит законам Ньютона! — заявил Пустозвонов.

— Ничуть, — ответил Тесла. — Гравитация — это одна из фундаментальных сил природы. Но она не всегда работает одинаково. Всё зависит от условий.

— Каких условий?

— От массы, расстояния и энергии, — ответил Тесла. — Сегодня я покажу тебе, как работает гравитация и что такое невесомость. Если ты, конечно, готов.

Пустозвонов выпрямился:

— Я готов ко всему!

Закон всемирного тяготения: почему мы не улетаем

Тесла положил на стол два камня — большой и маленький.

— Смотри, — сказал он. — Каждый камень притягивает другой с силой, которая зависит от их массы и расстояния между ними.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.