84. Секреты унитаза
Изгиб в нижней части представляет собой по сути дела пару сообщающихся сосудов. Когда в один из них потоком поступает вода, слитая из бачка, уровень воды в этом сосуде повышается – а следом повышается уровень воды и во втором, в результате вода начинает сливаться в канализационную трубу. Поток воды проносит все, что нужно смыть, через изгиб. Когда поток иссякает, в сообщающихся сосудах остается вода, которая образует водяную пробку – перекрывает доступ воздуха из канализации в помещение. Аналогичный изгиб трубы – сифон – вы можете обнаружить и под сливным отверстием раковины. Без сифона на кухне и в ванной было бы трудно находиться из-за дурного запаха.
85. Обманчивая вода
На первый взгляд кажется, что ответ положителен. Но если сосуд с водой ускоряется, уровень воды в нем установится под углом к горизонту. Дело в том, что в ускоряющейся системе отсчета силы инерции ведут себя очень похоже на гравитацию (мы подробнее поговорим об этом в задаче 104), и получается, что к настоящему отвесному гравитационному притяжению Земли добавляется «искусственное притяжение», созданное силами инерции и направленное горизонтально. Уровень воды установится перпендикулярно к «суммарной гравитации», которая направлена не отвесно вниз, а под углом.
Еще более простой пример дает текущая река. Течение реки создается именно перепадом высот. Если бы уровень воды был везде одинаковым, течения просто не было бы. Это означает, что уровень воды в реке слегка, незаметно для глаз, наклонен от истока к устью.
86. По следам Архимеда
Архимед понимал, что если ювелир заменил часть золота другим металлом, то плотность материалы короны будет отличаться от плотности золота. Чтобы узнать плотность, вроде бы достаточно знать массу и объем. Определить массу легко, но вот вычислить объем короны из-за ее сложной формы нереально. Легенда гласит, что Архимед в задумчивости отправился в термы (греческая баня) и там, погрузившись в воду, заметил, что часть воды выплеснулась, вытесненная его телом, – и тут его осенило. С криком «Эврика!» («Нашел!») он помчался по улицам, даже не потрудившись одеться.
Кажется, вот оно – решение: надо измерить, на сколько поднимается уровень воды в сосуде, куда погружена корона, и эта добавка позволит рассчитать объем самой короны. Однако если вы примете разумные допущения о весе короны и размерах сосуда, в которую ее нужно погрузить, то увидите, что разница в уровне воды будет измеряться миллиметрами (выполните эти оценочные расчеты!). Доступной Архимеду точности измерений не хватило бы для того, чтобы таким методом обнаружить разницу в плотности между золотом и сплавом золота с более дешевым металлом. К тому же эту легенду рассказывают как историю открытия закона Архимеда, а выталкивающая сила у нас пока так и не появилась.