Волчок и компас.
Волчок и компас
Среди детских игрушек есть одна, которая заслуживает самого серьезного внимания со стороны исследователя законов природы – это волчок. Эта игрушка обладает целым рядом удивительных свойств, и ученые не мало потрудились над их объяснением. Первое из этих свойств волчка – его способность сохранять равновесие в таком положении, в каком всякое другое тело неизбежно должно упасть. В более общем виде это свойство можно формулировать так: вращающийся волчок стремится сохранить неизменным положение своей оси.
Кроме этого, более и менее обще-известного, свойства, у волчка есть и еще одно, – пожалуй еще более замечательное. Оно состоит в следующем: если ось волчка заставить вращаться вокруг другой оси, то первая ось стремится занять положение параллельное второй, и при том так, чтобы оба вращательных движения имели одинаковое направление. Отсюда следует, что так как наш земной шар постоянно находится в вращательном движении, то все волчки и вообще все вращающиеся тела, видимые нами на земле, имеют стремление поставить свою ось параллельно земной оси, – т.е. направить ее к Полярной звезде. «С чувством изумления обыкновенно узнают впервые том, – пишет Перри, – что все вращающиеся тела (как, напр., маховые колеса паровых машин и т.п.) постоянно стремятся повернуть свою ось по направлению к Полярной звезде; это непосредственное стремление вращающихся тел остается тщетным, хотя, они и рвутся со своих подставок к предмету своих стремлений»...
Но если мы подвесим волчок так, чтобы ось его могла свободно изменять свое положение, то стремление это не останется тщетным, а осуществится. Если при обычных условиях мы не замечаем этого стремления, то только оттого, что оно резко проявляется лишь при очень быстром вращении: вращающееся тело должно совершать несколько тысяч оборотов в секунду, чтобы мы могли заметить его стремление направить свою ось к Полярной звезде.
Этим свойством быстро вращающихся волчков и воспользовались инженеры, чтобы приготовить ком-пас без магнита. Компас такого рода представляет собой волчок, чрезвычайно быстро вращающийся вокруг оси. Последняя, собственно, и играет роль стрелки магнитного компаса; она может двигаться лишь в горизонтальной плоскости и, следовательно, стремясь стать параллельно земной оси, займет положение как раз по линии север-юг.
Для моряка такой безмагнитный компас представляет огромные удобства. Во-первых, он показывает не на магнитный, а на географический полюс; во-вторых, для него не существует никаких «склонений», с которыми постоянно приходится считаться, пользуясь магнитным компасом. В третьих, – положение его не зависит от близости железных масс, которые так влияют на магнитный компас. Это последнее преимущество очень важно для военных судов, с их гигантскими пушками, толстой стальной броней и электромоторами.
В настоящее время уже около 50 судов (главным образом, германского флота) снабжены такими безмагнитными компасами. Мы не будем входить здесь в описание деталей их устройства; они не существенны для неспециалиста, а идея их, надеемся, достаточно ясна из предыдущего. Укажем лишь, что компасы-волчки делают до 20.000 оборотов в минуту, т.е. около 330 в секунду (земля делает почти столько же в год!)
Между прочим, компас-волчок дает нам новое и при том прямое доказательство вращения земли: если бы земной шар не вращался, движения оси компаса-волчка были бы необъяснимы. С помощью этого маленького прибора мы могли бы убедиться в вращательном движении нашей планеты даже в том случае, если бы никогда не видели неба, а были бы погребены в какой-нибудь подземной пещере... Как упростилась бы задача гениального Галилея, если бы он был знаком с этим замечательным свойством гироскопа!
Надо вообще заметить, что волчок таит в себе не мало загадок, разрешение которых может сыграть важную роль в технике будущего. И нужно прямо удивляться, что такие важные принципы до сих пор оставались неиспользованными.
Ответить с цитированием
Сообщение от Waxoyl
