Журнал «Юный техник»: Юный техник, 2014 № 12

«Пока что мы умеем гонять шарик от пинг-понга туда-обратно. Если дать волю фантазии, то, вполне вероятно, результаты этих исследований смогут стать основой новых технологий сбора разлившейся по воде нефти, мусора, притягивания дрейфующего судна или пловца, попавшего в невидимое подводное течение, или даже захвата малых судов, например, катеров с сомалийскими пиратами», — сказал Фалькович.

В настоящее время ученые работают над более детальным изучением обнаруженного ими явления. Ну, а мы с вами можем провести свою собственную серию исследований, использовав домашнюю ванну или даже обычный тазик с водой.

Начнем с самого простого. Обратите внимание: при заполнении ванны струя воды, пущенная потихоньку из крана, стекает по стенке ванны практически беззвучно. А вот если усилить напор, то струя начинает закручиваться, журчать и падает в уже налившийся слой воды на дне ванны с характерным шумом. Почему так происходит?

Оказывается, перед нами наглядная иллюстрация одного из основных законов гидродинамики. Когда струя бежит неспешно, для нее характерно спокойное, ламинарное обтекание поверхностей. Но стоит усилить, ускорить поток, как он превращается в турбулентный, почти сплошь состоящий из вихрей. Это явление доставляет немало хлопот корабельщикам, поскольку резко усиливает сопротивление корпуса корабля водному потоку, требует дополнительных расходов энергии. Чтобы победить турбулентность, носу корабля придается характерная форма. Причем если раньше форштевень старались сделать острым, словно нож, то ныне на нос корабля помещают некую «бульбу» — утолщение, которое лучше сглаживает поток, делает его менее турбулентным.

В том, что сопротивление воды зависит от формы перемещающегося в ней предмета, можно убедиться при помощи такого опыта. Если вы возьмете в руки игрушечный кораблик и начнете продвигать его рукой по воде, то обнаружите, что он движется довольно легко. А вот если взять в руку плоскую деревянную дощечку или кусок пластика и попробовать двигать, развернув предмет перпендикулярно потоку, то сопротивление воды заметно возрастет.

Более того, загребая воду дощечкой, словно веслом, вы обнаружите, что по воде пошли волны. Попробуйте проследить, от чего зависят их величина и скорость.

Итак, вы заметили, что величина и скорость волн во многом зависят от того, насколько сильно и быстро вы загребаете воду дощечкой. А кроме того, скорость распространения волны вдоль поверхности воды зависит и от глубины налитого в ванну слоя воды, уверяют исследователи. В самом деле, при небольшой глубине распространение волны должно тормозиться вследствие трения воды о дно ванны.

Еще один факт, который вы можете подтвердить экспериментально, состоит в следующем. Если пластинку, которой загребаете воду, изогнуть, то плоская волна при этом изменит форму фронта и тоже превратится в изогнутую. Наткнувшись на край ванны, пущенная вами волна отражается и начинает двигаться в обратную сторону. Если вы запустите навстречу ей еще одну волну, то увидите, как встречные волны пройдут друг сквозь друга, продемонстрировав явление интерференции.

А что будет, если на край ванны вы положите тряпку с таким расчетом, чтобы пущенная вами волна наткнулась на нее? Возрастет ли ее амплитуда или уменьшится? Подумайте, почему так получается?..

Вообще-то получать волны можно разными способами. Механические волны в морях, океанах и прочих водоемах вызывают движущиеся корабли, раздвигая воду своими корпусами. А вот ветры действуют иначе.

Равномерно подуйте, направив струю воздуха под небольшим углом на поверхность воды. Вы увидите, как в том месте, куда вы дуете, появятся волны. Так же они возникают и в океане под воздействием ветра.

Более того, если вы будете равномерно дуть, так чтобы струя воздуха была направлена от середины длинной стороны ванны через все пространство водной глади к противоположной стороне, то увидите, как поверхность вашего «моря» придет в движение. Некоторые исследователи полагают, что именно так, под действием постоянно дующих ветров — пассатов, начинают свое движение океанические течения.

А теперь бросьте в воду щепку или мячик. Посмотрите, как от места падения предмета кругами расходятся волны. Интересная деталь: предмет, который вызвал это волнение, остается на месте. Почему? Да потому, что таким образом мы с вами возбудили так называемую стоячую волну, которая вызывает перемещение частиц воды лишь в вертикальном направлении. В физике такие волны еще называют поперечными.