Сложное объяснение простого явления. Пульверизатор.

До сих пор мы все время встречали простые объяснения для более или менее сложных явлений. Теперь перед нами обратный случай: явление на первый взгляд крайне просто, а объяснение его очень сложно.

Мы говорим о пульверизаторе, обо всем известном, обыкновенном коленчатом пульверизаторе. Каждый из нас знаком с его употреблением, но едва ли найдется много людей, которые могли бы правильно объяснить механизм его действия.

В школьных курсах физики действие пульверизатора объясняется чересчур в общих чертах, – не потому, что оно само собой понятно, а наоборот: потому что оно очень сложно. Для физика‑любителя, однако, обидно не знать, на чем основано устройство столь обыкновенного и всем известного снаряда. Постараемся же разобраться в этом.

Прежде всего нам придется сделать маленькое отступление и побеседовать о скорости течения газа в трубке, имеющей неодинаковую ширину. Легко показать, что количество газа, проходящее в 1 секунду через поперечное сечение трубки, должно быть одинаково как в узких, так и в широких частях трубки. Действительно, если бы в какой‑нибудь промежуток времени через сечение ab проходило большее количество газа, нежели через сечение сd, то это значило бы, что часть газа застревает в промежутке между аb и сd; в этом промежутке все время происходило бы накопление газа, – а это не отвечает действительности.

Но если количество газа, протекающее через поперечное сечение, одинаково и в узкой и в широкой частях трубки, то ясно, что скорость течения должна быть не одинакова, а именно: она должна быть больше в узкой части и меньше – в широкой. Ясно это из того, что столбик n широкой трубки превратится в её узкой части в столбик m, имеющий меньшую ширину, но большую длину; между тем, согласно предыдущему, время прохождения обоих столбиков через поперечные сечения должно быть одинаково, – ибо они заключают равные объемы газа. Теперь рассмотрим, как изменяется давление (или упругость) газа при переходе из широкой трубки в узкую. Возьмем тонкий слой газа k на самой границе. В широкой части он двигался медленно, теперь же будет двигаться быстрее; ясно, что сзади он испытывает больший напор, нежели спереди, – иначе он не стремился бы ускорять свое движение. Отсюда прямо следует, что сзади нашего слоя, т. е. в широкой части трубки, давление (упругость) больше, нежели впереди его, т. е. в узкой её части.

Тут мы и подошли к самой сути дела: мы логически доказали, что газ, переходя из широкой части трубки в узкую, уменьшает свою упругость.

Зная эту особенность, уже легко объяснить действие пульверизатора.

Когда мы дуем в колено a, заканчивающееся сужением, то воздух, переходя в это сужение, уменьшает свою упругость. С этой уменьшенной упругостью он и выходит из трубки. Таким образом, над трубкой оказывается воздух с уменьшенной упругостью, и потому давление атмосферы гонит жидкость вверх по трубке; у отверстия жидкость попадает в струю выдуваемого воздуха и под её действием распыляется.

Таков довольно сложный механизм действия столь простого на вид прибора. В заключение укажем, как самомý устроить пульверизатор из двух гусиных перьев и пробки. Описывать здесь нечего – все ясно из рисунке.