Занимательная физика. Книга 2

Самый опасный момент для наших путешественников представляют те несколько десятых долей секунды, в течение которых их каюта-ядро будет двигаться в канале пушки. Ведь в течение этого ничтожно малого промежутка времени скорость, с какою пассажиры будут двигаться в ядре, должна возрасти от нуля до 16 верст! Недаром в романе пассажиры с таким страхом ожидали момента выстрела. И мистер Барбикен был вполне прав, говоря, что момент, когда ядро полетит, будет для пассажиров так же опасен, как если бы они были не внутри ядра, а впереди него. Действительно: в момент выстрела нижняя площадка каюты ударит пассажиров снизу вверх с такой же силой, с какой обрушилось бы ядро на всякое вообще тело, находящееся на его пути. Пассажиры, если верить автору романа, отнеслись к этой опасности чересчур уж легкомысленно, воображая, что отделаются, в худшем случае, сильным приливом крови к голове…

Но увы – дело обстоит гораздо серьезнее. Нам станет ясно это, если произвести несколько довольно несложных расчетов. Напомним, что в канале пушки ядро движется ускоренно: скорость ядра растет под постоянным напором газов, образовавшихся при взрыве. В течение ничтожной доли секунды эта скорость возрастает от 0 до 16 верст. Ускорение, необходимое для того, чтобы в столь ничтожное время довести скорость ядра до 16 верст, достигает здесь круглым счетом 600 верст в секунду! (Вычисления приведены далее)

Мы поймем роковое значение этой цифры, если вспомним, что обычное ускорение силы тяжести на земной поверхности равняется всего 5 саженям. Отсюда следует, что всякий предмет внутри снаряда в момент выстрела оказывал бы на дно ядра давление, которое в 60.000 раз сильнее веса этого предмета! Другими словами: пассажиры почувствуют, что они сделались в несколько десятков тысяч раз тяжелее. И конечно, под действием такой колоссальной тяжести они были бы мгновенно расплющены в тонкий листок. Цилиндр почтенного мистера Барбикена весил бы в момент выстрела не менее тысячи пудов: такой шляпы чересчур достаточно, чтобы раздавить ее владельца.

Правда, в романе Жюля Верна приняты кое-какие меры, чтобы ослабить силу удара: ядро снабжено пружинными буферами и двойным дном с водой, заполняющей пространство между ними. Поэтому продолжительность удара немного растягивается и, следовательно, быстрота нарастания скорости ослабляется. Но при тех грандиозных цифрах, с которыми приходится здесь иметь дело, выгода от этих приспособлений получается очень мизерная. Сила, которая будет придавливать пассажиров к полу, уменьшается всего на сотую долю, – а не все ли равно: быть раздавленным шляпой в тысячу или в девятьсот пудов?

Еще один опасный момент

Но это еще не все, что ожидает пассажиров в течение того краткого мига, пока они летят вдоль канала пушки. Если бы каким-нибудь чудом они остались в живых в момент взрыва, – смерть ожидала бы их у выхода из орудия. Вспомним о сопротивлении воздуха! При обычных условиях мы мало думаем о том, чтобы столь легкая среда, как воздух, могла серьезно мешать движению тела. Но это только потому, что обычные скорости сравнительно невелики. С возрастанием скорости сопротивление воздуха быстро увеличивается. Велосипедисты по собственному опыту знают, какой помехой для них является воздух. Вычислено, что даже при умеренной скорости всего 9 верст в час велосипедист тратит на преодоление сопротивления воздуха около ¹/₇ доли энергии; а при 15-верстной скорости на эту работу уходит ¹/₆ доля развиваемой им энергии, а при скорости в 20 верст на преодоление воздушного сопротивления идет ¼ его энергии! Неудивительно, что при очень быстрой езде велосипедист наклоняется к рулю: он уменьшает этим поверхность своего тела и, следовательно, ослабляет сопротивление воздуха.

Рис. 49. Велосипедист тратит значительную долю своей энергии на то, чтобы преодолеть сопротивление воздуха.

Несомненно, что ядро, покидающее жюль-вернову пушку с шестнадцативерстной скоростью, встретит со стороны воздуха неимоверное сопротивление, почти такое же, как от твердого тела. При втором ударе несчастные пассажиры, конечно, не остались бы в живых: движение ядра мгновенно замедлилось бы, а пассажиры внутри его продолжали бы по инерции двигаться с шестнадцативерстною секундной скоростью. С чудовищной быстротой они ударились бы о потолок своей каюты, испытав почти такое же сотрясение, как и при первом ударе о пол. Ведь даже при умеренной скорости трамвая мы падаем вперед, если неопытный вагоновожатый слишком резко останавливает вагон. А ядро Жюля Верна мчится в пять тысяч раз быстрее трамвая!

Вы видите, каким сложным представляется при свете механики этот красивый проект Жюля Верна, кажущийся на первый взгляд столь легко осуществимым!

Как избегнуть сотрясения?