#физика | Эксперимент: сломай линейку давлением воздуха

Нечасто задумываемся мы о самом важном: о воздухе вокруг нас, столь необходимым нам для дыхания. В атмосфере Земли содержится всего 21 % кислорода. Остальное: азот, аргон, двуокись углерода и водяной пар, содержание которого постоянно меняется. Плюс другие газы в незначительных количествах. Все это химическое многообразие формирует нашу атмосферу, воздушный слой толщиной более сотни километров. Как и все вещества, воздух обладает массой. Сила земной гравитации заставляет атмосферу давить на поверхность планеты. Это явление известно под именем атмосферного давления. Давление выражается в соответствующих единицах измерения на единицу площади. Оно составляет более килограмма на один квадратный сантиметр поверхности! Кстати, именно это соотношение принято за единицу измерения давления: одна атмосфера. Разумеется, атмосферное давление не является постоянным и подвержено колебаниям. Обычно земляне даже не обращают внимания на это обыденное явление, но сегодня в ходе интересного эксперимента каждый любознательный человек получит возможность убедиться в том, насколько сокрушительной могучей силой является обычное и «незаметное» атмосферное давление.

Приступать к подобному эксперименту следует с осторожностью, ведь линейка и ее обломки будут отскакивать от стола, а направление их полета непредсказуемо. Поэтому необходимо принять все меры предосторожности или ограничиться прочтением текста.

Материалы

Пустой и чистый стол, специальные защитные очки, тонкая деревянная линейка толщиной примерно 3 миллиметра, газета.

Ход эксперимента

Наденьте защитные небьющиеся очки. Поместите деревянную линейку на стол так, что где-то 12,5 сантиметра нависало над его краем. Поместите на ту часть линейки, которая лежит на столе, сложенный вдвое кусок газеты. Как вы думаете, что произойдет, если вы ударите по линейке ребром ладони, не придерживая линейку второй рукой?

Попробуйте сломать ее ударом, нанесенным ребром ладони. Скорее всего, ничего не получилось. Линейка просто соскочила со стола. А теперь накройте линейку одним или двумя газетными листами. Выровняйте бумагу так, чтобы не было воздушных карманов. Значительную часть линейки оставьте выступающей за край стол. Как вы думаете, что случится на сей раз, когда вы нанесете по линейке удар ребром ладони? Приступайте! Только придерживать линейку второй рукой не надо. Если вы сломаете ее, придерживая свободной рукой, никакого фокуса не будет.

Результаты

Первый удар, скорее всего, привел к тому, что линейка просто упала со стола, отскочив, и осталась целой. Второй же удар, скорее всего, сломал ее надвое. Если и второй удар не принес результата, попробуйте снова, убедившись в том, что газета лежит идеально ровно.

Почему так происходит?

Сломать вторым ударом линейку у вас получилось потому, что вам помогало атмосферное давление. Когда вы распределили площадь газеты над поверхностью линейки, образовалась широкая «присоска», не позволяющая воздуху «стекать» вниз. Когда вы нанесли по линейке удар ребром ладони, она постаралась высвободиться из-под газеты, но, поскольку воздух не мог «стекать» вниз (в пространство между столом и газетой) с большой скоростью, большая часть воздуха толкнула вниз газету, а вместе с ней и линейку.

Итак, у вас была двадцатисантиметровая линейка, покрытая газетой. Если она была толщиной в 2,5 сантиметра, то ее площадь составляла 50 квадратных сантиметров. Не забываем о сотне с лишним километров воздуха и килограмме давления на каждый квадратный сантиметр. В итоге, когда вы ударили, на хрупкую линеечку обрушились целых 50 килограмм. Линейка «старалась», как и в первый раз, соскочить со стола, но была придавлена пятидесятикилограммовой массой.

В гористой местности покров воздуха более тонок. От сотни с лишним следует отнять высоту горы, на которой располагается населенный пункт. Но воздушный столб остается гигантским даже без тех нескольких процентов, на которые он уменьшен высотой горы. Этого давления вполне достаточно для того, чтобы прижать линейку к столу. На самом деле существует множество забавных экспериментов, демонстрирующих невероятную силу земной атмосферы. Это лишь один из них. Но объяснение одно: воздушный покров невероятно тяжел и в определенных случаях его сила может проявляться самым неожиданным образом. И это вызывает удивление, восторг и массу других эмоций у каждого, кому довелось по-новому взглянуть на величественное могущество природы.

По мотивам Education.com