Атомы у нас дома. Удивительная наука за повседневными вещами

Чемпионы не могут не думать о научных достижениях в своих видах спорта – ведь для них малейшее улучшение результата может иметь решающее значение. Но наукой не следует пренебрегать и любителям. Она развивается по так называемому научному методу, который состоит в выдвижении гипотез на основе наблюдений и постепенного сбора всё большего числа надежных доказательств с использованием экспериментов. Например, я научился плавать, рассматривая передвижение человеческого тела в воде в качестве научной проблемы. Согласно третьему закону Ньютона, вы должны отталкивать воду назад, чтобы двигаться вперед, и вертикально ударять по ней ногами, чтобы оставаться на плаву. Вот и вся теория. Несколько простых бултыханий около берега показали, что она вполне работоспособна. Во всех ваших занятиях: высококлассном теннисе или скоростном нарезании моркови на кухне – применим тот же принцип. Потратьте немного времени на осмысление научной основы любого дела – а затем используйте ее, чтобы добиваться победы.

Глава 4. Красота велосипедов

Из этой главы вы узнаете…

Почему велосипед работает по принципу подвесного моста.

Почему езда на велосипеде похожа на замешивание теста.

Чему любознательный велосипедист может научиться у выскакивающего из воды лосося.

Как можно хитрить с велосипедом? Например, создать машину длиной с автобус и высотой в три человеческих роста? Или велосипед, на котором умещаются 24 человека? Или такую машину, которая может следовать за гоночным автомобилем в потоке разреженного воздуха со скоростью поезда? Согласно Книге рекордов Гиннеса, всё это уже сделано.

Однако способов обмана в велосипедном спорте гораздо больше. Это подтвердит семикратный победитель престижнейшей велогонки «Тур де Франс» американец Лэнс Армстронг, который использовал сильнодействующий допинг, чтобы прибавить себе сил, когда он, словно паровоз, мчался к победам в своей знаменитой желтой майке лидера[43]. Признание Армстронгом своей вины вызвало взрыв возмущения среди профессиональных велосипедистов. И это было справедливо. Но пораженные спортсмены не заметили, что велосипед – один сплошной обман. Всё в велосипедном спорте крутится вокруг того, как передвигаться быстрее, дальше и эффективнее, чем на своих ногах. Наука зачастую помогает нам решать рутинные проблемы. И велосипед – один из лучших тому примеров.

Велосипеды и колеса

Задолго до того как вы начинаете крутить педали велосипеда, почти касаясь ими земли, он начинает демонстрировать вам свои чудеса. Помните, как мы рассчитывали давление на почву, создаваемое типовым жилым домом, и обнаружили, что оно в принципе не отличается от давления, которое оказывает наше тело на наши колени? А что происходит, когда вы катите на велосипеде?

Когда вы садитесь в седло, весь ваш вес опирается на два или больше пустых круга (колеса), связанных несколькими металлическими прутами или трубками. Чем внимательнее вы вглядитесь в велосипедное колесо, тем более впечатляющим оно покажется. Первые колеса представляли собой сплошные кругляши дерева, и можно было ясно видеть, как они несут на себе вес груза. Дерево крепких пород практически невозможно сильно сдавить. Его атомы давят вверх, сопротивляясь давлению груза. Этого вполне хватает, чтобы преодолеть эффект сжатия и спокойно выдерживать соответствующее напряжение в деревянном массиве. Сплошные деревянные колеса выдерживают нагрузку в несколько тонн. Но и сами они весят тонну, а то и больше. Поэтому так тяжело сдвинуть с места покоящуюся на них повозку, а тем более толкать ее вверх или через препятствия. Потому-то люди изобрели спицевые колеса. Большая часть тяжелого дерева в них отсутствовала, остались лишь несколько прочных опор внутри колеса, которые и несли на себе вес. Этот проверенный долгим человеческим опытом принцип используется и по сей день при конструировании колес для автомобилей. Но не для велосипедов.

Пустые обещания

Велосипедные колеса устроены иначе. Обычно треугольная рама покоится на двух втулках. Те опираются на оси, а колеса прикреплены к втулкам и вращаются вокруг осей. Но взгляните внимательно на эти колеса.