99 секретов физики (Черепенчук) - страница 15

Во-первых, тело и лапки водомерки покрыты почти незаметными волосками, которые при помощи особых желез покрываются смазкой, препятствующей смачиванию. Они же увеличивают площадь каждой лапки – и соответственно, опору.

Но помимо этого в процесс включается интересная физическая величина – сила поверхностного натяжения. В любой жидкости молекулы взаимно притягиваются друг к другу. Те из них, которым «повезло» оказаться на поверхности, из-за отсутствия соседей большую часть силы направляют вовнутрь – точнее, вниз. Таким образом, на поверхность жидкости начинает действовать так называемая сила поверхностного натяжения, образующая нечто вроде невидимой упругой тонкой пленки. Так что водомерке помогают держаться на поверхности строгие законы физики! По воде умеют бегать и более крупные существа, например ящерицы-василиски. Но в этом случае играют роль также большая площадь лап и то, что ящерица перебирает ими с невероятной скоростью, поэтому «пленка» на поверхности воды просто не успевает нарушиться.

Особые железы вырабатывают водоотталкивающую смазку

Во многих учебниках физики описаны любопытные опыты, когда, например, монетка или булавка, аккуратно положенная на поверхность воды, не тонет: поверхностное натяжение не позволяет ей сделать это.

Что произойдет с веткой дерева, на которую сели несколько птиц? Она прогнется. Вот прилетела еще одна птица, другая, третья… Ветка под их тяжестью прогибается все больше и больше. Но вот вся стайка вспорхнула и улетела. И ветка немедленно возвращается в первоначальное положение. На нее действует сила упругости. В физике упругостью принято называть свойство материала принимать первоначальную форму при деформации. Сила упругости сохраняет целостность предмета, к которому в данный момент прилагается некое воздействие. У этой силы есть предел? Конечно. Давайте представим, что на ветку вместе с воробьями сел упитанный гриф. Скорее всего, ветка просто сломается – то есть сила упругости «не справилась», приложенное усилие оказалось слишком большим. Поэтому в науке существует понятие «предел упругости»: это максимально возможное напряжение, после которого тот или иной материал окажется необратимо деформированным.

А модулем упругости принято называть то количество силы, которое нужно приложить, чтобы деформировать тот или иной материал. Например, у каучука низкий модуль, но высокий предел упругости. В 1660 году британский исследователь Роберт Гук (1635–1703) открыл закономерность, впоследствии названную его именем. Она гласит: деформация тела пропорциональна приложенной к этому телу силе. Данному закону соответствует множество формул, так как приходится рассматривать много различных вариантов и категорий исследуемых тел. Например, «закон Гука для тонкого стержня» будет выглядеть так: