Вниз по течению
Отрывок из книги "Занимательная механика" Якова Перельмана
Для многих, я уверен, будет совершение новым и неожиданным, что плавание тел по течению реки имеет близкое сходство с падением в воздухе. Принято думать, что лодка, пущенная на реку без весел и парусов, плывет по ней со скоростью течения. Такое представление, однако, ошибочно: лодка движется быстрее течения и при том тем быстрее, чем она тяжелее. Факт этот хорошо известен опытным плотовщикам, но совершенно неизвестен многим физикам. Должен сознаться, что и сам я лишь недавно узнал про него.
Разберемся подробнее в этом парадоксальном явлении. С первого взгляда представляется непонятным, как может плывущая по течению лодка обогнать несущую ее воду. Но надо иметь в виду, что река несет лодку не так, как лента конвейера переносит лежащие на ней детали. Вода в реке представляет собой наклонную плоскость, по которой тела самостоятельно скользят ускоренным движением; вода же вследствие трения о русло обладает установившимся равномерным движением. Ясно, что неизбежно должен наступить момент, когда плывущая с возрастающей скоростью лодка перегонит течение. С этого момента вода будет уже тормозить движение лодки, как воздух замедляет падение в нем тел. В итоге — по тем же причинам, как и в воздухе — движущееся тело приобретает некоторую окончательную скорость, которая более уже не возрастает. Чем легче плывущее в воде тело, тем раньше достигается эта постоянная скорость и тем она меньше по величине; напротив, тело тяжелое, пущенное по течению, приобретает более значительную окончательную скорость.
Отсюда следует, что, например, весло, опущенное с лодки, должно отстать от лодки, так как оно значительно легче ее. И лодка и весло будут нестись по> реке быстрее течения, но тяжелая лодка опережает легкое весло. Так и наблюдается в действительности; особенно заметно это на быстро текущих реках.
.У меня имеется возможность весьма наглядно иллюстрировать все, сейчас изложенное, приведя интересный рассказ, который любезно сообщен мне одним из читателей, ленинградским физиком В. Ю.:
«Я участвовал с экскурсией по Алтаю, и там мне пришлось спуститься по реке Бие — от ее истока из Телецкого озера до города Бийска — спуск занял 5 суток. Перед отправлением кто-то из экскурсантов заметил плотовщику, что нас «а плоту довольно много.
« — Ничего, — возразил наш дедка, — зато быстрей поедем.
«— Как? Разве мы поплывем не со скоростью течения? — удивились мы.
«— Нет, мы поплывем быстрее течения; чем тяжелее плот, тем он быстрее плывет.
«Мы не поверили. Дед предложил нам, когда поплывем, бросить щепки с плота. Такой опыт мы проделали, — и действительно оказалось, что щепки очень быстро от нас отстают.
«Правота деда выявилась во время сплава и более эффектно.
В одном месте мы попали в водоворот. Очень долго списывали мы круги, прежде чем удалось нам из него вырваться. В самом начале нашего кружения упал с плота в воду деревянный молоток и быстро уплыл (по свободной от водоворота поверхности реки. Я. П.).
«— Ничего, — сказал дед, — мы его догоним, мы тяжелее.
«И хотя мы надолго застряли в водовороте, предсказание это сбылось.
«В другом месте мы заметили впереди нас плот; он был легче нашего (без пассажиров), и мы его быстро догнали и перегнали».
