Е Коновалов - Ты – сильнее воды

Трудно сказать, по каким формулам производился расчет всасывающей силы воды (термин, кстати, совершенно неудачный), но тезис о втягивании в водоворот, в быстрины не выдерживает никакой критики. А ведь не исключено, что в таком вот виде эта «истина» преподносится и на уроках физики, когда для более углубленной проработки материала учителя привлекают дополнительные пособия или адресуют ребят к научно-популярной литературе. Скольким же поколениям любознательных школьников за полстолетия удалось внушить, что «текущая вода всасывает человека»!

Однако вернемся к письмам. Вы заметили, что их авторы почти единодушны: тянет! Но ведь это те, кто не задавался целью трезво проверить, кто с младых ногтей считает: водовороты есть всюду, и они опасны. А кто сознательно заплывал, чтобы испытать на себе их действие— за быки мостов, в крутящиеся струи, в стремнины на быстрых реках, — утверждает: «Не тянет». Пишет женщина, ветеринарный врач по профессии: «Воронки я тоже старалась испытать. На реке Селенге во время ливней вода несется с огромной скоростью, на ее поверхности хорошо видны всякие воронки, завихрении. И сколько бы я ни заплывала, ни одна воронка не могла меня втянуть в себя…»

Так все-таки тянет или не тянет? Давайте сообща разбираться. Движется ли тело в неподвижной воде или вода обтекает недвижимое тело, в аэрогидродинамике не имеет значения. (Например, авиаконструкторы закрепленные модели будущих самолетов «продувают» в аэродинамической трубе.) Это позволяет в домашних условиях провести простые опыты. Налив воды в таз или ванну, погрузите руку на глубину 8—10 см и выполните под водой плавный горизонтальный гребок сомкнутыми пальцами. Вы увидите, что над рукой создается зона перемешивания с крохотными вращающимися на поверхности ямочками-кнопками. Первый вывод, который вы вправе сделать как исследователи: при возмущении слоев вода в силу текучести образует вращающиеся вихри. В стоячей воде они вскоре успокаиваются, а в текучей стихают по мере удаления от очага возмущений.

Рождение вихря приводит к тому, что центробежная сила отжимает воду в стороны от мимолетно существующей оси вращения… В слабом вихре или при тихом течении на поверхности образуются ямки; при быстром течении могут возникать воронки до нескольких десятков сантиметров (их называют еще «вьюнами»). Закручивающиеся вихри при сильном гребке веслами хорошо видны в безветренный вечер или утро, когда лодка движется по зеркальной воде и ее след за кормой отмечен двумя рядами долго не исчезающих воронок.

Опыт второй. Опустите ладонь ребром на ту же глубину и сделайте очень плавный гребок. За рукой не возникает заметных возмущений. Чуть быстрей движение — и обнаруживается знакомая картина завихрений. При сильном гребке возникает интенсивная турбулентность. Отсюда напрашивается второй вывод: чем медленней течение, тем слабее перемешивание слоев. И наоборот: чем больше скорость, тем интенсивнее вихреобразование. Гидрологи обнаруживают турбулентное движение во всех текучих водоемах, что вызвано неровностями дна и берегов, поворотами русла, перепадами глубин, колебаниями уровня воды, пульсациями потока.

Наконец, о тех воронках, которые действительно затягивают. Впервые мы встречаемся с ними в миниатюре, выпуская воду из ванны, в раковине: видно вращательное течение жидкости с уходящей к сливному отверстию конусовидной воздушной полостью. Вихревые воронки возникают главным образом потому, что жидкость к сливному отверстию устремляется с разных сторон с разными скоростями, что обусловлено несимметричным расположением сливного отверстия, формой дна, стенок, неровностей на них. Неравномерность подхода жидкости создает закручивающий момент, возникает стойкое вращательное движение. При этом, чем ближе к центру вихря, тем больше скорость вращения.

С возрастанием скорости центробежные силы, отбрасывающие жидкость к периферии, начинают превышать силы гидростатического давления. Цельность жидкости с этого момента нарушается, происходит прорыв воздуха, образуется «воздушный шнур» воронки вдоль «оси» вращения, который более широк в верхней своей части.

Воронкообразование в жидкости со свободной поверхностью — так называют этот процесс специалисты — наблюдается там, где происходит сток воды, например о ванне; когда создается разница уровней по обе стороны от подпора при сбросе воды— в камерах шлюза, в верхнем бьефе строящейся ГЭС при пропуске ее через донные водосбросы плотины. Кстати, в гидротехнике воронкообразования стремятся не допустить, ибо прорыв воздуха в воронку снижает пропускную способность водослива,