Тимур Вишняков - Найти парня [СИ]

Лабораторная работа №1: Наклонная поверхность

Как вы помните, мы продемонстрировали наклонную поверхность и описали её применения в предыдущей главе. Это простейшая машина, назначение которой состоит в том, чтобы уменьшить сложность перемещения объектов из одной точки в другую. Даже обычный сельский фермер понимает возможные применения этого устройства: всегда легче столкнуть груз под уклон, чем толкать его по ровной поверхности! Здесь действуют два естественных принципа, но для нашего эксперимента важен "коэффициент трения".

Разместим объект на наклонной поверхности. Для целей данного эксперимента мы выбрали простой каменный блок. Заметьте, что, будучи помещённым на наклонную поверхность камня, объект начинает скользить вниз без приложения к нему дополнительной силы. Вспомните как фермер спускает грузы по наклонной рампе. Если рампа достаточно крутая, ему совсем не требуется толкать ящик. Он скатится вниз сам по себе.

С другой стороны, если наклон будет недостаточно велик, объект не станет скатываться сам, поскольку присутствует некоторое природное сопротивление его движению под уклон. Это сопротивление мы называем коэффициентом трения. Чем меньше этот коэффициент, тем меньший угол наклона требуется чтобы объект начал скользить.

Начните эксперимент с вашей наклонной поверхностью с наиболее острого угла, так чтобы наклон относительно поверхности стола был минимален. Поместите объект на наклонную поверхность. Заметьте, что блок не скользит. Убедившись в присутствии высокого коэффициента трения, медленно увеличивайте угол наклона на несколько градусов за раз до тех пор, пока трение не будет преодолено и ваш объект не начнёт скользить. Обнаружив точный углол нужный для начала скольжения уменьшите угол на один или два градуса. Таким образом мы установим шаткий баланс, при котором коэффициент трения лишь немногим превышает необходимое значение для удержания объекта на месте.

Теперь внесём в систему магический артефакт. Медленно приблизьте его к наклонной поверхности. Заметьте, что объект начинает рывками соскальзывать вниз! Угол наклона поверхности не изменился, как и природа объекта. Но присутствие артефакта немного изменило коэффициент трения поблизости.

Это влияние нестабильно и непредсказуемо, что заставляет объект скользить с переменной скоростью. Именно эта неопределённость и нестабильность всех магических эффектов делает невозможным применение магии в машиностроении.

Даже незначительное изменение коэффициента трения может привести к истиранию шестерней, разрыву приводных ремней, склеиванию подвижных узлов – с катастрофическими последствиями!

Лабораторная работа №2: Качающийся маятник

Принцип маятника известен со времён древних технологистов, как вы наверняка помните. Ранее было установлено, что период колебания любого маятника заданной длины вперёд-назад всегда постоянен, вне зависимости от размера дуги и веса грузила. По этой причине маятники являются отличными механизмами для отсчёта времени, поскольку они в меньшей степени подвержены влиянию температурных колебаний, чем пружинные часы.

Давайте приступим к нашему второму эксперименту с тремя маятниками. Для начала раскачайте все три маятника. Пока они качаются, измерьте периоды используя наручные или настенные часы. Наше первое поверхностное наблюдение что маятники с более длинными рычагами качаются медленнее чем маятники имеющие короткие рычаги: на самом деле период любого маятника математически точен и может быть выражен формулой. Чтобы найти период, нам нужно взять квадратный корень длины рычага.

Теперь внесём магический артефакт пока маятники всё ещё качаются. Заметьте, что колебания становятся хаотичными! Некоторые маятники начинаю качаться медленнее, тогда как другие напротив ускоряются относительно значений, полученных по нашей до этого надёжной формуле. Различия в новых периодах этих маятников более не является пропорциональным длине, массе или дуге рычага: лишь удалённость от артефакта является единственным на что-то влияющим фактором, но даже здесь нет недостаточного постоянства чтобы говорить о предсказуемости.

Как и в первом эксперименте, наблюдается буйная дисперсия. Последствия этого для любой машины, полагающейся на регулярность колебаний для функционирования, будут немедленными и катастрофичными. В присутствии сверхъестественной силы, часы пойдут в разнос, из двигателей полетят поршни, а метрономы станцуют тарантеллу; это неизбежный побочный эффект срыва естественных законов, связанных с колебаниями.