Яков Гегузин - Капля

Полученная формула свидетельствует о том, что каждый следующий скачок должен быть короче предыдущего. Кроме того, из нее следует, что общее число скачков не может быть больше, чем п* = W 0 / Δ W . Фотографии подтвержда ют сделанные выводы: последующий скачок действительно короче предыдущего, и число скачков ограничено.

Так как конец пути капли на фотографиях запечатлен достовернее начала, можно надежно выяснить судьбу капли, прослеживая ее траекторию в направлении, про­тивоположном направлению полета. Оказывается, что перед самым финишем на последнем этапе капля (которая изображена на приведенной фотографии) весила всего 4 . 10 -8 г и имела энергию ~3 . 10 - 6 эрг, т. е. ее скорость была немногим больше 10 см/сек.

Жидкая металлическая капля скачет по поверхности кристалла соли

А на предпоследнем этапе, с учетом того, что его длина и масса капли были большими, скорость полета капли оказывается существен­но большей — около 100 см/сек. Двигаясь так от конца пути к его началу, можно восстановить все характеристи­ки скачкообразного движения капли и вычислить, сколь­ко и на что она тратила свою энергию при каждом очеред­ном столкновении с поверхностью. Здесь мы этого делать не будем. Это сделал студент в своей дипломной работе.

Иные идеи привлекают не столько практическими послед­ствиями, сколько неожиданностью поворота мысли, та­лантливой курьезностью. Эстетическое наслаждение до­ставляет неожиданный взгляд на известное явление или процесс, решение, которое, казалось бы, на виду у всех, а заметил его кто-то один — более зоркий, менее пред­убежденный.

Идея каплеподшипников была высказана Я. И. Френ­келем в 1950 году. В «Журнале технической физики» появилась короткая, в одну страничку, заметка, в которой излагалась идея и высказывалась надежда на то, что она, эта идея, быть может, окажется полезной приборострои­телям. Существо идеи заключается в возможности замены в шарикоподшипниках стальных шариков жидкими кап­лями. Капли не смачивают поверхность гнезда и благода­ря этому сохраняют свою индивидуальность. Правда, неожиданно? Каленую сталь предлагается заменить жид­костью!

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.