А пока с высот, на которые привело нас любопытство физиков, опустимся на землю. Здесь каждый предмет испытывает действие подъемной силы, направленной вверх, величина которой зависит от объема тела. С этим вы, наверное, все согласны, так как совершенно очевидно, что чем больше объем какого-нибудь тела, тем больше оно вытеснит воздуха. Значит, если мы взвешиваем какой-либо предмет на весах (причем любых): пружинных, вагонных или чашечных, то определяем силу, с какой предмет притягивается землей. Это и есть вес тела. Но здесь мы должны сделать небольшую поправку: весы показывают силу притяжения земли, уменьшенную на величину подъемной силы, направленной в обратную сторону. Воздух как бы обманывает продавца в пользу покупателя. Он легонько приподнимает вверх взвешиваемый предмет, а весы регистрируют его меньший вес. Воздух, к счастью продавца, очень легкий: один литр его весит всего лишь один грамм. Легко подсчитать, что, покупая товар, имеющий объем в 1 литр (1000 см>3), получаем на один грамм этого товара больше. Никто, конечно, на эту разницу не обратит внимания. А с научной точки зрения, чтобы точно знать вес взвешиваемого предмета, необходимо удалить «обманщика», то есть воздух, и взвешивать наш предмет в пустоте. Тогда только мы бы убедились, что в действительности предмет весит больше, чем на воздухе.
Чтобы все это еще лучше представить, взвешивать будем большое количество грузов и разницы будут более заметными. Взвесим, например, тонну древесины и тонну железа. Если тонну железа положить на одной чашке громадных равноплечих весов, а тонну древесины — на другой, то весы будут точно уравновешены. Это значит, что грузы весят одинаково (тут-то вы подумаете, что Валя что-то перепутал, и пожалеете, что не поспорили с ним).
В обычных условиях это действительно будет так. А если бы наши весы поставили под большой стеклянный колпак и откачали бы из него воздух, то в таких необычных условиях весы показали бы, что древесина тяжелее. Итак, более тяжелым является тот материал, который в обычных условиях. легче. Перья, конечно, тоже под колпаком и в пустоте оказались бы более тяжелыми. Все в порядке, Валя прав!
Многие из вас уже хорошо поняли в чем дело. Воздух делает неправильными показания весов, так как тянет вверх находящиеся в нем тела. Тянет тем сильнее, чем больше объем вытесняющего его тела. На каждые 1000 см>3 объема действует тянущая его вверх сила, равная 1 грамму. Тонна древесины занимает много места, вытесняет много воздуха, и, конечно, теряет довольно много своей тяжести, приблизительно 2,5 кг в зависимости от качества древесины и её влажности. Тонна железа занимает немного места, значит вытесняет мало воздуха и поэтому теряет в весе всего лишь 150 г. Перевесит чашка с древесиной. Совершенно очевидно, что «килограмм» перьев тяжелее «килограмма» железа. Я умышленно взял в кавычки слово килограмм, ибо равные в воздухе килограмм с килограммом перестают быть равными в пустоте. А так как только взвешиванием в пустоте можно узнать настоящий вес тел, не измененный влиянием воздуха, то окажется, что понятие килограмм в определенных условиях может быть неправильным.