Новый физический фейерверк

ОТВЕТ • Чтобы выполнить прыжок, и воздушный гимнаст, и его партнер должны раскачаться на трапециях. Когда воздушный гимнаст летит по направлению к партнеру, он отрывается от своей трапеции, немедленно группируется и делает несколько оборотов. Закончив четвертый оборот, он должен вытянуться, чтобы его партнер смог поймать его за руки. Таким образом, прыжок должен удовлетворять двум условиям: 1) гимнасту необходимо выполнять кувырки достаточно быстро, чтобы успеть сделать четыре оборота за то время, что он летит до партнера; 2) он должен разгруппироваться как раз в тот момент, когда окажется возле партнера, иначе его скорость будет слишком велика и поймать его будет невозможно.

Для выполнения первого требования гимнаст должен сгруппироваться, чтобы его масса перераспределилась и сосредоточилась вблизи центра масс, вокруг которого он крутится. Сгруппировавшись, он увеличит скорость вращения подобно фигуристу, который вращается быстрее, когда прижимает к себе руки и приставляет ногу. Однако большинство гимнастов не могут сгруппироваться настолько плотно, чтобы развить скорость, достаточную для четырех оборотов.

Для выполнения второго требования гимнаст должен считать количество оборотов. Тогда он сумеет вовремя разгруппироваться и его смогут поймать. Однако скорость в четверном (и тем более в четверном с половиной) сальто настолько велика, что у гимнаста все плывет перед глазами и ему трудно точно фиксировать обороты. Вот почему после таких кульбитов его практически невозможно поймать.

1.98. Падающий бутерброд

Бутерброд лежит на кухонном столе стороной с маслом вверх. Вдруг кто-то ударяет по столу, и бутерброд падает на пол. Правда ли, что бутерброд всегда шлепается маслом вниз? (Проявление известного закон Мерфи, который утверждает, что, если неприятность может произойти, она обязательно произойдет.)

ОТВЕТ • Если бутерброд лишь слегка подтолкнули (а не ударили сильно) и он упал со стола, то можно угадать, какой стороной он приземлится на пол, зная три вещи: высоту стола, трение между бутербродом и поверхностью стола и начальный свес бутерброда с края стола (насколько бутерброд выступал за край стола в момент падения). Когда стол покачнется, центр бутерброда переместится за край стола, и бутерброд начнет вращаться вокруг этого края. Кроме того, он станет скользить по этому краю. Сложение вращения и скольжения определит скорость, с которой бутерброд будет кувыркаться во время полета со стола на пол. Если эта скорость достаточна, чтобы за время падения повернуть бутерброд на угол от 90° до 270°, бутерброд упадет маслом вниз. При стандартной высоте стола и величине трения, а также если использовался обычный хлеб для тостов, падение бутерброда маслом вниз происходит как в области маленьких свесов, так и в области больших свесов, а при промежуточных значениях свесов бутерброды падают маслом вверх. А теперь, когда вы вооружены теорией, запаситесь бутербродами и экспериментируйте.

1.99. Балет

За красотой и грацией, присущими балету, скрываются физические законы, которые не всегда легко распознать. Если танцует профессионал, вы никогда не заметите в его исполнении физику — наоборот, его движения вам покажутся в чем-то странными, как будто нарушающими законы физики, а в чем именно, не сразу понятно. Вот два примера.

В прыжке гранд жете с поворотом и шпагатом в воздухе балерина прыгает, отталкиваясь от пола, без видимого вращения, и каким-то образом начинает вращаться уже в воздухе. (Она не использует тот же прием, что космонавт, про которого мы говорили ранее, иначе это не выглядело бы так красиво и, возможно, требовало бы слишком много времени.) Непосредственно перед тем как опуститься на пол, балерина прекращает вращение.

Фуэте — это непрерывная серия пируэтов, когда балерина крутится на одной ноге, периодически вытягивая и поджимая другую ногу. В одном из самых известных фуэте в третьем акте классического балета «Лебединое озеро» балерина, исполняющая партию Черного лебедя Одиллии, делает 32 оборота.

Как в этих двух случаях происходит вращение?