Читать книгу "Атомы у нас дома. Удивительная наука за повседневными вещами - Крис Вудфорд"

«Приглаживаем» наш путь

Наверняка вам доводилось видеть велосипедистов-любителей, которые путешествуют, затянутые в тонкие трико из лайкры и в каплевидных шлемах на голове. Эти люди стараются снизить те 80 % расхода энергии, которая теряется на преодоление сопротивления воздуха. Обращали внимание, как они выстраиваются в линию друг за другом? Если вы попадаете в разреженный воздух за следующим перед вами гонщиком, то можете сэкономить от четверти до трети усилий, которые вы затрачиваете, когда едете в одиночку[47]. И это только начало. Профессиональные гоночные велосипеды имеют различные приспособления для улучшения аэродинамики. Это и специальный руль, на который вы можете опираться локтями, снижая сопротивление воздуха; и спицы в виде пластин, которые служат той же цели. Группирование спортсмена в форме «черепахи» позволяет ему нестись вперед со скоростью зайца, а обтягивающая одежда предназначена для того, чтобы двигаться быстрее. Хотя для среднего велосипедиста, наслаждающегося поездками по воскресеньям, все это куда менее важно, чем для среднего олимпийца.

А как вы смотрите на бритье ног для того, чтобы мчаться на велосипеде быстрее? Я внимательно просматривал научно-технические журналы в поисках доказательств того, что бритье ног может улучшить результаты велосипедиста, но не нашел их. Неудивительно. Как провести такие исследования? Вряд ли вы можете выступить на соревнованиях, побрить ноги и выступить снова. Не можете вы побрить и одну ногу, чтобы сравнить с другой. Чтобы установить истину, нужно организовать хитрый эксперимент в продувочном тоннеле. Можно в нем установить манекен велосипедиста и «продуть» его сначала с приклеенными к ногам «волосами», а затем без них. Наверное, от бритья ног спортсмены могут получать дополнительную уверенность. Для вас же, как простого любителя, все преимущества могут состоять в облегчении массажа ног после тренировки или обработки ран, которые вы можете получить при падении. Олимпийские чемпионы борются за каждую долю секунды, но для остальных такие ухищрения по преодолению сопротивления воздуха имеют минимальный эффект[48].

Представьте себя рыбой

Лосось может выпрыгивать высоко из воды, потому что его тело похоже на очень гладкую трубу, которая движется навстречу и параллельно потоку воды. Профессиональные велосипедисты достигают высоких скоростей тогда, когда пытаются использовать такое природное явление в своих интересах. Лучший способ резко снизить сопротивление воздуха – использовать лежачие велосипеды (лигерады) вместо обычных машин. В таких велосипедах, которые расположены низко к земле, вы лежите или полулежите на спине, словно в гамаке на колесах. Лежачие велосипеды передвигаются быстрее других двухколесных машин. Поскольку вы находитесь в отклоненном положении, вы прорезаете воздух так же, как лосось воду, вместо того чтобы ударяться о воздушный поток всем телом с ловкостью грузовика.

▲ Принцип работы лежачих велосипедов. На таких велосипедах спортсмены движутся, подобно рыбам. Поскольку человек находится в лежачем положении, на манер трубы, сопротивление воздуха значительно снижается. В сравнении с обычным гоночным велосипедом на лежачем вы тратите примерно на 15 % меньше энергии на преодоление сопротивления на скорости[49].

Если вы относитесь к езде на велосипеде серьезно, то можете легко «заболеть» всеми этими идеями. Группы велосипедистов, носящихся по дорогам с бритыми ногами и затянутых в лайкру, – хорошее тому доказательство. Но нужно помнить и о главном. Велосипеды – хитроумные машины, которые доставляют нас из одной точки в другую с поразительной эффективностью. Используя научные принципы, они значительно превосходят по эффективности электромобили, мотоциклы, дизельные автомобили, паровозы и даже человеческое тело. Езда на велосипеде гораздо удобнее и продуктивнее ходьбы, ведь вам не нужно приноравливаться к дороге. Вы затрачиваете меньше мышечной энергии на тот же путь. Вы теряете так мало энергии при передвижении на велосипеде, что глупо (и чудовищно неблагодарно) страдать из-за скрипящих тормозов, комковатых шин или даже волосатых ног.

Глава 5. Сумасшествие вокруг машин

Из этой главы вы узнаете…

Почему наш мир, столь обеспокоенный вопросами экологии, любит старый загрязняющий атмосферу бензин.

Сколько вы можете проехать на чайной ложке бензина.

Почему автомашина использует в 250 раз больше воздуха, чем велосипед.

Как сила, равная силе укуса аллигатора, предотвращает скольжение в момент, когда вы совершаете поворот.

На нашей планете 1 млрд автомобилей[50]. Попробуйте их сосчитать! Поставьте их один на другой, и у вас получится гора в 170 000 раз выше Эвереста. Этого достаточно, чтобы достичь Луны четыре раза. Выстройте эти машины бампер к бамперу – и они покроют расстояние с запада на восток США 1200 раз. Миллиард (тысяча миллионов) – величина, которую трудно себе вообразить. Подскажу: население Земли чуть больше 7 млрд человек; в день оно потребляет 2 млрд чашек кофе. В мире около 6 млрд мобильных телефонов[51] и от 1 до 2 млрд овец[52]. Если вы можете вообразить овцу за рулем «Ягуара», болтающую по мобильному телефону, который зажат у нее между мордой и плечом, то вы наверняка способны представить себе миллиард автомобилей.

Мне интереснее не то, что в мире так много автомашин, а почему их так много. Почему всего за один век автомобиль стал одним из самых успешных изобретений человечества? Неудивительно, что ответ связан с наукой.

Что же хорошего в машинах?

Автомобиль – химическая лаборатория на колесах. Звучит скучновато, но это во многом и объясняет его популярность. Уберите кожаные сиденья, сверкающий хром, покраску, которая так и подгоняет машину ехать быстрее, и все остальные примочки – и останется несколько жестянок, которые называются цилиндрами, где бензин взрывается, высвобождая энергию. Машины создаются вокруг моторов, и эти моторы (полное название – двигатели внутреннего сгорания) сжигают бензин в смеси с кислородом, чтобы высвободить заключенную в топливе энергию. Мы часто представляем себе горение как огонь, но на самом деле это химическая реакция между различными видами топлива и кислородом, которая случайно производит тепло и пламя в качестве побочных продуктов. Простая наука, связанная в нашем сознании с машиной, настолько приземленная, что мы подчас даже не задумываемся о ней: залей бензин в бак, поверни ключ в замке зажигания – и вперед! Но если поразмыслить об автомобиле серьезнее, то можно понять, насколько он удивителен.