Яков Гегузин - Капля

• Название: Капля
• Автор: Яков Гегузин
• Издательство: «НАУКА»
• Жанр: Физика
• Год: 1973

Книга состоит из отдельных очерков о физиче­ских законах, управляющих поведением капли, об ученых, которым капля помогла решить ряд сложных и важных задач в различных областях науки.

Книга иллюстрирована кадрами скоростной ки­носъемки и будет интересна самому широкому кругу читателей.

---

Осуществить такую замену, пусть в небольших и не очень нагруженных подшипниках, заманчиво, так как технология изготовления стальных шариков, диаметр которых должен выдерживаться с большой точностью, очень сложна и дорога.

Идея возникла после того, как были подробно и тща­тельно изучены закономерности движения свободной капли по наклонной плоскости и капли, расплющенной между двумя пластинками, из которых одна покоится, а другая — движется. Имеется в виду, что вещество капли плохо смачивает или не смачивает твердую поверхность.

Чтобы капля двигалась, ей совсем не нужно быть сфери­ческой. Капля жидкая, и потому она может перемещаться вследствие переливания жидкости сзади (и сверху) вперед (и вниз). Такое движение — оно отлично наблюдается, когда дождевая капля ползет вниз по оконному стеклу,— мгновенно бы прекратилось, если бы капля замерзла. Иными словами, то, что может быть доступно твердому телу только в случае, если ему придать форму сферы, капле доступно отнюдь не сферической, а расплющенной, потому что она жидкая.

Итак, капелька может двигаться между двумя поверх­ностями не механизмом качения, а механизмом перелива­ния. При таком движении капли (оно наблюдается и у очень сплющенных капель) ее центр движется со скоростью вдвое меньшей, чем относительная скорость взаим­ного перемещения пластин. Это очень напоминает движе­ние гусеничного трактора. Он движется со скоростью вдвое меньшей, чем скорость движения той части гусеничной ленты, которая не касается земли.

Еще одно важное свойство капель, укрепляющее идею каплеподшипников: с ростом давления, которое приложе­но к расплющенной капле, радиус жидкой лепешки растет медленно, лепешка упорно сопротивляется прилагаемой к ней нагрузке.

Естественно, может возникнуть следующая мысль: быть может, не следует мудрить с каплеподшипниками, а просто, как это делается издавна, поместить между трущими­ся поверхностями обыкновенную жидкую смазку — спо­соб надежный и проверенный. В огромном числе случаев именно так и следует поступать. И все же каплеподшипники существенно отличаются от слоя жидкой смазки, ко­торый равномерно расположен между трущимися поверх­ностями. 

 Во-первых, жидкая смазка — это, как правило, жидкость, хорошо смачивающая твердые поверхности, легко растекающаяся по ним. Взаимное скольжение по­верхностей она, конечно же, облегчает, но не очень пре­пятствует их взаимному сближению. Это хорошо иллюст­рируется рисунком, на котором видно, что силы, кото­рые способствуют растеканию жидкости, притягивают друг к другу поверхности. Ведь хорошо известно, что две полированные пластинки слипаются, если между ними расположить слой смазки. А капли каплеподшипника бу­дут вести себя совсем не так. Они не смачивают твердые поверхности и поэтому отталкивают их друг от друга.

Во-вторых, пленка смазки — обычно очень тонкая — равномерно заполняет весь зазор между трущимися поверхностями, и поэтому сила, которую надо приложить, чтобы перемещать одну поверхность относительно другой, довольно велика, так как она пропорциональна их площа­ди. А в каплеподшипниках, где трение происходит не в режиме скольжения, как в случае пленки, а в режиме качения капель, сила, необходимая для взаимного смеще­ния поверхностей, оказывается существенно меньшей.

ПОСЛЕДНЯЯ КАПЛЯ

  

Книга начиналась «Первой каплей». Закончим ее «Пос­ледней каплей»: имеющее начало имеет конец.

В начале книги был сформулирован вопрос: «...кто знает, сколько еще будет увидено и понято благодаря капле?» Вопрос риторический и, следовательно, ответа не требует. Он, однако, заставляет подумать о многом, в част­ности о том, в какой мере современному ученому могут быть полезны образы, сослужившие службу «седой клас­сике», как будничные жизненные наблюдения питают мысль ученого, работающего на переднем крае современ­ной науки.

Возможно, что у некоторых читателей по мере прибли­жения к последним страницам книги возникал недоумен­ный вопрос: почему автор пишет о старой, как мир, капле, а не о потрясающих воображение достижениях сегодняш­ней науки, есть ли у него право занимать внимание чита­телей очерками о каплях в то время, когда, как теперь принято говорить, поток научной информации колосса­лен? Таким читателям, напомнив о службе, которую капля уже сослужила науке, я посоветую полистать последние тома журналов, в которых реферируются статьи по мо­лекулярной физике, физике невесомости, лазерной техни­ке, геологии, ядерной физике и другим разделам современ­ного естествознания. Они убедятся в том, что интерес к капле не угасает. О ней думают, с ее помощью экспериментируют. Она заявляет о себе в самых неожиданных ситуациях и явлениях.

Впрочем, дело здесь не только и не столько в капле. Кап­ля лишь пример того, как впечатления от окружающей нас природы питают творчество ученого и тогда, когда он мыслит и работает над самыми современными и отвле­ченными проблемами естествознания.