სახალისო ფიზიკა/თავი პირველი

სიჩქარე. მოძრაობათა შეკრება.

რამდენად სწრაფად ვმოძრაობთ?

ნახ. 1: ავტომობილი "ოქროს ისარი", რომელმაც 1929 წელს ამერიკაში ავტომობილის სიჩქარის მსოფლიო რეკორდი — 370 კმ საათში — დაამყარა. ეს რეკორდი 1932 წ. "ლურჯმა მტრედმა" გადალახა (435 კმ საათში)

ნახ. 2: საბჭოთა ზესიჩქარის მატარებელი (ინჟ. პოლუიანის პროექტი)

ფრანგმა სპორტსმენმა ჟიულ ლიადუმეგმა მსოფლიო სახელი იმით მოიხვეჭა, რომ ერთი კილომეტრი 2 წუთსა და 23,6 წამში გაირბინა! თუ ქვეითად მავალის ჩვეულებრივ სიჩქარესთან — 1/2 მეტრი წამში — შესადარებლად პატარა გამოანგარიშებას მოვახდენთ, აღმოჩნდება, რომ ლიადუმეგი წამში 7 მეტრს გარბოდა, თუმცა ეს სიჩქარენი სავსებით შესადარნი როდი არიან, ქვეითად მავალს შეუძლია დიდხანს იაროს, საათობით, და საათში ხუთ-ხუთი კილომეტრი აკეთოს, სპორტსმენს კი მხოლოდ რამდენიმე წუთის განმავლობაში შეუძლია შეინარჩუნოს რბენის მნიშვნელოვანი სისწრაფე. სამხედრო ქვეითი ნაწილის ჩქარი ნაბიჯით სვლა უფრო ნელია, ვიდრე მორბენალისა, მართალია სამხედრო ნაწილი აკეთებს წამში 2 მეტრს, ანუ საათში 7 კილომეტრზე ცოტა მეტს, მაგრამ სპორტსმენთან მას ის უპირატესობა აქვს, რომ შეუძლია მნიშვნელოვნად უფრო დიდი გადასვლები გააკეთოს.

საინტერესოა ადამიანის ნორმალური სვლა შევადაროთ ისეთი ზოზინა, საანდაზოდ ნელი მოძრაობის ცხოველების სვლას, როგორიცაა ლოკოკინა ან კუ. ლოკოკინა სავსებით ამართლებს ანდაზაში მის შესახებ გამოთქმულ აზრს: ლოკოკინა გადის 1 1/2 მილიმეტრს წამში, ანუ 5 1/2 მეტრს საათში, ე.ი. ადამიანზე ათასჯერ უფრო ნაკლებს! ბევრად არც მეორე კლასიკურად ნელი ცხოველი გაუსწრებს მას: კუს ჩვეულებრივი სიჩქარეა — 70 მეტრი საათში.

ლოკოკინასა და კუსთან შედარებით უფრო მარდი ადამიანი სულ სხვანაირად წარმოგვიდგება, თუ მის სვლას შევადარებთ სხვა, არც თუ ისე სწრაფ მოძრაობებთან გარემო ბუნებაში. მართალია იგი ადვილად გაუსწრებს ვაკე ადგილის უმეტეს მდინარეების წყლის დინებას და ბევრად არ ჩამორჩება ზომიერ ქარს. მაგრამ გაჯიბრება ბუზთან, რომელიც 5 მეტრს მიფრინავს წამში, მას მხოლოდ თხილამურებით შეუძლია. კურდღელსა და სანადირო ძაღლს ადამიანი გაჭენებული ცხენითაც ვერ გაასწრებს. არწივთან შეჯიბრება ადამიანს ხომ მარტო თვითმფრინავით შეუძლია.

ადამიანი თავის მიერვე შექმნილი მანქანის წყალობით, ქვეყნიერების უსწრაფეს არსებათა რიგში დგას. ადამიანს ხმელეთზე უფრო სწრაფად შეუძლია მოძრაობა, ვიდრე წყალზე. მსუბუქი კრეისერების სიჩქარე საათში 75 კილომეტრს, ამავე დროს არის ისეთი ელექტრომატარებლები, რომლებიც საათში 175 კილომეტრს აკეთებენ, ხოლო გაუმჯობესებული კონსტრუქციის ვაგონები საათში 206 კილომეტრის სიჩქარესაც ანვითარებენ.

ნახ. 3: ჰიდროთვითფრინავი "მაკი-კასტალდი", რომელზედაც იტალიელმა მფრინავმა ანჯელომ 1934 წელს ფრენის სიჩქარის მსოფლიო რეკორდი — 709,2 კმ საათში დაამყარა.

ჩვენში, საბჭოთა კავშირში, შეიმუშავეს (ინჟ. პოლუიანმა და ივანოვმა) ზესიჩქარის მატარებელის (ავტომორისის) კონსტრუქცია, რომელსაც ჩვეულებრივ სარელსო ლიანდაგზე შეუძლია მიაღწიოს სიჩქარეს — 250 კმ საათში (ნახ. 2). ამ მხრივ ავტომობილი კიდევ უფრო შორს წავიდა; შეჯიბრში მიღწეულია სიჩქარე 435 კმ საათში. ამ მანქანის — "ლურჯი მტრედის" — პატრონს განზრახული აქვს უფრო მეტ სისწრაფეს მიაღწიოს: საათში 480 კმ.

ყველა ამ მიღწევებს ავიაციამ ბევრად გადააჭარბა. თვითმფრინავი-გამანადგურებელი ჩვეულებრივი ფრენის დროს საათში 360 კმ აკეთებს, ჰიდროპლანი კი კიდევ უფრო დიდ სისწრაფეს ანვითარებს. 1934 წლის შემოდგომაზე, იტალიელმა მფრინავმა ანჯელომ ჰიდროპლანით დაამყარა სიჩქარის რეკორდი ფრენაში — 709 კმ საათში; 1939 წელს დამყარებული რეკორდი აღწევდა 786 კმ საათში.

თვითმფრინავის სიჩქარის შემდგომი გადიდება რეაქტიული ძრავების ხარჯზე მოდის. ასე რეკორდი, რომელიც ინგლისის გამანადგურებელმა "მეტეორმა" რეაქტიული ძრავით დაამყარა, — საათში 977 კმ უდრის.

ზედმეტი არ იქნება, რომ ახლა მკითხველმა ჩაათვალიეროს სიჩქარეთა შემდეგი ტაბულა:

ლოკოკინა	1,5 მმ/წმ — 5,5 მ/საათში.
კუ	20 მმ/წმ — 70 მ/საათში.
თევზი	1 მ/წმ — 3,6კმ/საათში.
ქვეითად მავალი	1,5 მ/წმ — 5 კმ/საათში.
ცხენოსანი ჯარი ნაბიჯით	1,7 მ/წმ — 6 კმ/საათში.
ცხენოსანი ჯარი ჩორთით	3,5 მ/წმ — 12,6 კმ/საათში.
ბუზი	5 მ/წმ — 18 კმ/საათში.
მოთხილამურე	5 მ/წმ - 18 კმ/საათში.
ცხენოსანთა ჯარი ჭენებით	8,5 მ/წმ — 30 კმ/საათში.
სახაზო გემი	13,5 მ/წმ — 50 კმ/საათში.
კურდღელი	18 მ/წმ — 65 კმ/საათში.
მსუბუქი კრეისერი	22 მ/წმ — 80კმ/საათში.
არწივი	24 მ/წმ — 86 კმ/საათში.
მონადირე ძაღლი	25 მ/წმ — 90 კმ/საათში.
რკ-გზის მატარებელი	57 მ/წმ-მდე — 206 კმ/საათში.
ავტომობილი (რეკორდი)	120 მ/წმ — 435 კმ/საათში.
თვითმფრინავი-გამანადგურებელი	250 მ/წმ — 900 კმ/საათში.
ბგერა ჰაერში	330 მ/წმ — 1200 კმ/საათში.
დედამიწა ორბიტაზე	300 000 მ/წმ — 108 000 კმ/საათში.

ნახ. 4: სიჩქარეში გაჯიბრება — აეროპლანსა (61 მ/წამში) მერცხალსა (24 მ/წმ), არწივი (23 მ/წმ), ჩქარ მატარებელსა (22 მ/წმ), მტრედსა (19 მ/წმ) და ქვეითად მავალს (1,5 მ/წმ) — შორის.

ამნაირად, ადამიანის ხელით შექმნილი მექანიზმებიდან ყველაზე სწრაფად მოძრაობენ აეროპლანი და ავტომობილი.

კიდევ უფრო სწრაფად მიჰქრიან ტყვიები და ყუმბარები. თოფის ლულიდან ტყვია იტყორცნება 800-900 მ სიჩქარით წამში, (ხოლო ტანკსაწინააღმდეგო თოფის ტყვიის სისწრაფე — 1600 მეტრია წამში); ასე, რომ ტყვია ეკვატორზედაც კი "გაასწრებდა მზეს". თანამედროვე ქვემეხები კიდევ უფრო მეტი საწყისი სიჩქარით ისვრიან ყუმბარებს. რომელნიც პირველ წამში აღწევენ 2000 მეტრს; ყუმბარის შემდგომ მოძრაობაში ეს სიჩქარე, რა თქმა უნდა, თანდათანობით კლებულობს.

ჯერ კიდევ ამ ცოტა ხნის წინათ ფიქრობდნენ, რომ ფრინველები თავის სასეზონო გადაფრენის დროს, დიდ სიჩქარეს ანვითარებდნენ, მაგალითად, დამტკიცებულად მიაჩნდათ, რომ ამ დროს მერცხალს შეუძლია განავითაროს 300 და კიდევ უფრო მეტი კილომეტრის სიჩქარე საათში. ფრინველთა გადაფრენის უახლესი გამოკვლევებით კი დადასტურდა, რომ ასეთი წარმოდგენა შემცდარია და ფრთოსანთა სამყაროდან თვით უსწრაფესი ფრინველებიც კი ანვითარებენ შედარებით ზომიერ სიჩქარეს — არაუმეტეს 90 კილომეტრისა საათში: საფოსტო მტრედი — 19 მ წამში, არწივი — 23-24 მ წამში და მერცხალი — 24 მ წამში.

როგორ შეიძლება სიჩქარის გამოსახვა?

ნახ. 5: სიჩქარეთა გადასაყვანი სკალა.

ყოველდღიურობაში სიჩქარეს გამოსახავენ კილომეტრების რიცხვით საათში; ტექნიკაში მის გამოსახვას ამჯობინებენ მეტრების რიცხვით წამში; მეცნიერებაში კი — სანტიმეტრების რიცხვით წამში. სპორტსმენები ფიზკულტურელები მოძრაობის სისწრაფეს, ჩვეულებრივ, 100 მეტრობით წინ წაწევაზე დახარჯულ წამთა რიცხვით გამოსახავენ. ერთსა და იმავე სიჩქარეს სხვადასხვა სპეციალობის პირები სხვადასხვანაირად გამოსახავენ. აი, მაგალითად, როგორ იტყვიან:

არასპეციალისტი	18 კმ საათში.
ტექნიკოსი	5 მ წამში.
ფისკულტურელი	100 მ 20 წამში.

ფრიად მარტივი გამოანგარიშებით ერთი სიჩქარის გამოსახულება მეორეში ადვილად გადადის. მაგრამ, თუ აქ მოყვანილი სკალით ვისარგებლებთ (ნახ. 5), გაანგარიშებაც აღარ დაგვჭირდება.

მისი გამოყენება დიდ ახსნა-განმარტებას არ მოითხოვს: ერთი და იმავე სიჩქარის შესაბამისი რიცხვები ერთი მეორის ქვეშაა მოთავსებული. მარტო საათში 36 კილომეტრზე უფრო დიდ სიჩქარეთათვის არის საჭირო სულ უბრალო დამატებითი გამოანგარიშება.

მზესა და მთვარეზე უფრო სწრაფად

ნახ. 6: ავტომობილი "ლურჯი მტრედი", რომელმაც 1932 წელს ამერიკაში დაამყარა ავტომობილის სიჩქარის მსოფლიო რეკორდი — 435 კმ საათში.

1896 წ. საფრანგეთში, პარიზსა და ბრესტს შუა ავტომობილთა საშეჯიბრო გარბენის დროს, მიღწეულ იქნა სიჩქარე — 20 კმ საათში, ე. ი. 6 მ წამში. ეს იყო მაშინ ავტომობილის გამარჯვების უდიდესი ზეიმი. მაგრამ უკვე ერთი წლის შემდეგ ავტომობილის სიჩქარე გაორკეცდა, 1907 წელს კი ავტომობილები ანვითარებენ ხუთჯერ უფრო დიდ სიჩქარეს — 30 მ წამში, ანუ 108 კმ საათში.

იმისათვის, რომ უფრო ნათლად წარმოვიდგინოთ თუ რამდენად დიდია ეს სიჩქარე — 30 მ წამში, — ავღნიშნავთ, რომ მთელი ძალ-ღონით გასროლილი ქვა პირველ წამში გაიქროლებს ორჯერ უფრო ნაკლებ მანძილს — 15 მეტრს.

მაგრამ, როგორც უკვე ნათქვამი იყო, ეს როდია კიდევ ზღვრული სიჩქარე, რომლის განვითარებაც შეუძლიათ მანქანებს: 1923 წელს ავტომობილების შეჯიბრებაზე მიღწეულ იქნა სიჩქარე — 219 კმ საათში. 1929 წელს საგანგებო კონსტრუქციის ავტომობილმა განავითარა გაუგონარი სიჩქარე — 370 კმ საათში, ანუ 100 მ წამში. 1932 წელს კი საჯგუფთო მანქანა "ლურჯმა მტრედმა" გადალახა ეს რეკორდიც და მიაღწია სიჩქარეს — 435 კმ საათში!

ასეთი ავტომობილით "მზესაც კი გაასწრებ" (უფრო სწორად რომ ვთქვათ, დედამიწას) — ყოველ შემთხბევაში პოლარულ განედებში მაინც. 77_ე პარალელზე (ახალი მიწა) ასეთი ავტომობილი გაირბენს სწორედ იმდენს, რამდენის გავლასაც მოასწრებს იმავე ხნის განმავლობაში წერტილი მიწის ზედაპირზე ღერძის ირგვლივ დედამიწის ბრუნვის დროს.ამგვარი ავტომობილის მგზავრისათვის მზე ცაზე ერთ ადგილზე უძრავად იქნება — მისთვის მზე არ ჩავა. ასე ბუნებრივი სახით თანამედროვე ტექნიკას წარმოადგინოს ბიბლიური სასწაული იესო ნავინის მიერ ვითომდა მზის გაჩერების შესახებ.

კიდევ უფრო ადვილია "მთვარის გასწრება", როდესაც ის დედამიწას გარს უვლის. აქ აღწერილი "სასწაულის" გასამეორებლად მთვარის საკუთარი მოძრაობის (და არა მისი სადღეღამისო მოჩვენებითი მოძრაობის) მიმართ, სრულიად არ არის საჭირო, რომ პოლარულ წრეს გადავცილდეთ და თავბრუდამხვევი სისწრაფით მივქროდეთ. მთვარე დედამიწის ირგვლივ მოძრაობს 29 ჯერ უფრო ნელა, ვიდრე თვით დედამიწა თავის ღერძის ირგვლივ. (ცხადია, შედარება ხდება, ეგრეთ წოდებული "კუთხური" და არა ხაზოვანი სიჩქარეებისა). ას რომ ჩვეულებრივ გემს, რომელიც საათში 25-30 კმ აკეთებს, უკვეშუალედ განედებში შეუძლია "გაასწროს მთვარეს". ამისათვის, რაღა თქმა უნდა, საჭიროა მოძრაობა შესაფერი მიმართულებით.

სწორედ ამგვარ მოვლენაზე ლაპარაკობს მარკ ტვენი თავის ნარკვევებში "საზღვარგარეთის მიამიტები". ნიუ-იორკიდან აზორის კუნძულებისაკენ ატლანტის ოკიანეზე მოგზაურობის დროს, "ზაფხულის საუცხოო დარი იდგა, ღამეები ხომ დღეებსა სჯობდა. ერთი უცნაური მოვლენა შევნიშნეთ: ყოველ საღამოს ერთსა და იმავე საათზე, ცის ერთსა და იმავე წერტილში ამოდიოდა მთვარე. მთვარის ასეთი ორიგინალური ქცევის მიზეზი ერთხანს ჩვენთვის გაუგებარი იყო, მაგრამ ბოლოს ჩვენ მოვისაზრეთ რაშიც იყო საქმე: ყოველ საათში ჩვენ მივიწევდით წინ აღმოსავეთისაკენ სიგრძედის 20 წუთით, ე. ი. სწორედ ისეთი სიჩქარით, რომ მთვარეს არ ჩამოვრჩებოდით?!"

წამის მეათასედი ნაწილი

ნახ. 7: დროის გამორკვევა მზის მდებარეობით ცაზე (მარცხნივ) და ჩრდილის სიგრძის მიხედვით (მარჯვნივ).

ნახ. 8: წყლის საათი (მარცხნივ),რომელიც უძველეს დროში იხმარებოდა, მარჯვნივ-ძველებური ჯიბის საათი. არც ერთს მათგანს წუთების მაჩვენებელი ისარი არა აქვს.

დროის გაზომვას ჩვენ მიჩვეულნი ვართ ჩვეულებრივი, ყოელდღიური ცხოვრებაში მიღებული საზომით, ამიტომ წამის ერთი მეათასედი ნაწილი ნულის ტოლად მიგვაჩნია. მაგრამ დროის ასეთი შუალედები პრაქტიკაში მხოლოდ ახლახან გვხვდებიან. როდესაც დროს მზის სიმარლით ან ჩრდილის სიგრძით საზღვრავდენ, მაშინ წუთის სიზუსტეზე ლაპარაკიც კი ზედმეტი იყო. ადამიანები წუთს მეტად უმნიშვნელო სიდიდედ სთვლიდნენ, რომ ის გაზომვად ღირებულიყო. ძველი დროის ადამიანი ცხოვრობდა ისეთი აუჩქარებელი ცხოვრებით, რომ მის საათებს — მზის, წყლის და ქვიშისას — არცა ჰქონდათ განსაკუთრებული დანაყოფები წუთებისათვის. მხოლოდ XVIII საუკუნის დასაწყისში შემოიღეს საათების ციფერბლატზე წუთების მაჩვენებელი ისარი. XIX საუკუნის დასაწყისიდან კი წამის მაჩვენებელი ისარიც შემოიღეს.

განა რა შეიძლება მოესწროს წამის მე-1000 ნაწილში? ძალიან ბევრი რამ! ამ ხნის განმავლობაში სწრაფი მატარებელი გადაადგილდება 1-1,5 სანტიმეტრზე, აეროპლანი — 10 სმ-ზე, ხოლო ბგერა კი — 30 სმ-ზე; დედამიწის ბურთი გაირბენს მზის ირგვლივ წამის ამ ნაწილში — 30 მეტრს, შუქი კი — 300 კმ.

იმ პაწია არსებებს, რომლებიც მრავლად მოიპოვებიან ჩვენს ირგვლივ, მსჯელობა რომ შეეძლოთ, ალბათ, სრულიადაც არ ჩათვლიდნენ წამის ერთ მეათასედ ნაწილს დროის უმნიშვნელო შუალედად. მწერებისათვის, მაგალითად, ის საკმაოდ საგრძნობი სიდიდეა კოღო ერთი წამის განმავლობაში აკეთებს ფრთების 500-600 სრულ მოქნევას: მაშასადამე, წამის ერთი მეათასედის განმავლობაში ის მოასწრებს ფრთების აწევას ან დაშვებას.

ადამიანს არ შეუძლია ამოძრაოს თავისი სხეულის ნაწილები ისე სწრაფად, როგორც ამას მწერი აკეთებს. ჩვენი ყველაზე მარდი მოძრაობაა თვალის ხამხამი, "თვალის დახამხამებაში", "მყისვე" (მეყი) \textemdash იტყვიან ხოლმე, როცა უნდათ დიდი სისწრაფე გამოხატონ. თვალის ხამხამი ისე სწრაფად ხდება, რომ ჩვენ ვერც კი ვამჩნევთ ხედვის არის დროებით დაბნელებას. ბევრმა არც კი იცის, რომ ეს მოძრაობა — სისწრაფის ეს თავისებური სინონიმი — არსებითად ძალიან ნელა მიმდინარეობს, თუ მას წამის მეთასედი ნაწილებით გავზომავთ. თვალის "სრული დახამხამება", როგორც ეს ვიქტორ ანრის ზუსტი გაზომვებით გამოირკვა, საშუალოდ წამის 2/5-ს გრძელდება, ე. ი. წამის 400 მეათასედი ნაწილის განმავლობაში. ის შედგება შემდეგი ფაზებისაგან: ქუთუთოს დახრა (ამას უნდება წამის 75-90 მეათასედი ნაწილი), ჩამოშვებული ქუთუთოს უძრაობის მდგომარეობა (დაახლოებით 130-170 მეაშასედი წამისა) და ქუთუთოს აწევა (დაახლოებით 170 მეათასედი). როგორც ხედავთ, ერთი "მეყი", ამ სიტყვის ნამდვილი მნიშვნელობით, არის დროის საკმაოდ მნიშვნელოვანი შუალედი; ამ ხნის განმავლობაში თვალის ქუთუთო დასვენებასაც კი ასწრებს. და ჩვენ რომ შეგვეძლოს შეგრძნება ისეთი შთაბეჭდილებების, რომლებიც წამის ერთი მეათასედი ნაწილის განმავლობაში წარმოიქმნებიან, მაშინ ჩვენ შევამჩნევდით "თვალის ერთ დახამხამებაში" ქუთუთოების ორ ნარნარ მოძრაობას და მათ შუა შესვენების შუალედს.

ჩვენი ნერვიული სისტემა რომ ასე ყოფილიყო მოწყობილი, მაშინ მთელი გარემო სამყარო სულ სხვა სახით წარმოგვიდგებოდა; ისე იქნებოდა გადასხვაფერებული, რომ ვეღარც კი ვიცნობდით. ინგლისელი მწერალი უელსი თავის მოთხრობაში "უახლესი ამჩქარებელი", ნათლად აგვიწერს იმ უცნაურ სურათებს, რომლებიც მაშინ ჩვენს თვალწინ წარმოგვიდგებოდა. ამ მოთხრობის გმირებმა დალიეს რაღაც განსაკუთრებული — რა თქმა უნდა ფანტასტიკური — წამალი, რომელიც ნერვიულ სისტემაზე მოქმედებს სწორედ ისე, რომ გრძნობათა ორგანოებს საშუალებას აძლევს სწრაფი მოვლენები დანაწილებულად აითვისონ. აი, რამ — დენიმე მაგალითი ამ მოთხრობიდან:

"— განა გინახავს აქამდე, რომ ფარდა ამგვარად იყოს აკრული ფანჯარაზე?

მე შევხედე ფარდას და დავინახე, რომ ის თითქოს გაშეშებულიყო და კუთხე, როგორც გაღუნა ქარმა, ისევე დარჩა.

— არასოდეს არ მინახავს, — ვუთხარი მე, — რა საოცრებაა!

— ესა? თქვა მან და გაფარჩხა თითები, რომლებშიც ჭიქა ეჭირა.

მე მეგონა, რომ ჭიქა ძირს დაეცემოდა და დაიმსხვრეოდა, მაგრამ ის არც კი განძრეულა. ის ჰაერში უძრავად დაეკიდა.

— თქვენ, რასაკვირელია, იცით, — სთქვა გიბერნმა, რომ ვარდნილი საგანი პირველ წამში 5 მეტრზე ეშვება. აი, ამ 5 მ გარბის ახლა ჭიქა, მაგრამ ჯერ წამის მეასედი დროც არ გასულა. აქედან თქვენ შეგიძლიათ წარმოიდგინოთ, თუ რა ძალა ჰქონია ჩემს "ამაჩქარებელს".

ჭიქა ნელა-ნელა ეშვებოდა. გიბერნმა შემოავლო ხელი ჭიქას გარშემო, მის ზევით და მის ქვეშ \ldots

ფანჯარაში გავიხედე. ერთ ადგილზე გაქვავებული ველოსიპედისტი, რომლის უკან მტვრის კორიანტელიც უძრავად იდგა, ცდილობდა დაწეოდა რომელიღაც ეტლს, რომელიც აგრეთვე არც ერთი დიუმითაც წინ არ იწევდა.

… ჩვენი ყურადღება მიიპყრო ომნიბუსმა, რომელიც სულ მთლად გაქვავებულიყო. თვლების ზედა ნაწილი,ცხენების ფეხები, შოლტის წვერი, მეეტლის ქვედა ყბა (ის იყო მან მთქნარება დაიწყო), — ყველაფერი ეს ნელა, მაგრამ მაინც მოძრაობდა; სხვა ყველაფერი კი ამ ზორზოხ ეტლში სრულიად გაშეშებულიყო. შიგ მჯდომი ხალხი ქანდაკებებსა ჰგვანდა.

… ერთი კაცი გაქვავებულიყო სწორედ იმ მომენტში, როდესაც ის დიდი ვაივაგლახით ცდილობდა ქარში გაზეთის დაკეცვას. ჩვენთვის კი ეს ქარი არ არსებობდა.

… ყოველივე, რაც კი ვთქვი, ვიფიქრე ან გავაკეთე მას შემდეგ, რაც "ამაჩქარებელმა" შეატანა ჩემს ორგანიზმში, — ყველაფერი ეს იყო მხოლოდ ერთი თვალის დახამხამება სხვა ადამინებისათვის და მთელი სამყაროსათვის".

ვფიქრობ, რომ მკითხველისათვის საინტერესო იქნება იცოდეს, თუ რას უდრის დროის უმცირესი შუალედი, რომელიც იზომება თანამედროვე მეცნიერების საშუალებებით? ჯერ კიდევ ამ საუკუნის დასაწყისში ის უდრიდა წამის მე-10 000 ნაწილს, ახლა კი ფიზიკოსს შეუძლია თავის ლაბორატრიაში (ელექტრული ხერხით) გაზომოს წამის მე-10 000 000 000 ნაწილი. დროის ეს შუალედი, დაახლოებით, იმდენჯერვე მცირეა მთელს წამზე, რამდენჯერაც წამი მცირეა 300 წელიწადზე.

დროის ლუპა

როდესაც უელსი თავის "უახლეს ამჩქარებელს" სწერდა, მას, ალბათ, აზრადაც არ მოსდიოდა, რომ ოდესმე რაღაც მსგავსი რამ განხორციელდებოდა. მაგრამ იგი მოესწრო ამას: ახლა მას თავისი თვალით შეუძლია დაინახოს, — თუმცა კი მარტო ეკრანზე, — ის სურათები, რომელიც ოდესღაც მან თავის ოცნებებში წარმოსახა. ეგრეთ წოდებული "დროის ლუპა", შენელებული ტემპით გვიჩვენებს ეკრანზე მრავალ ისეთ მოვლენას, რომლებიც ჩვეულებრივ ძალიან სწრაფად ვითარდებიან.

"დროის ლუპა" არის ისეთი კინომატოგრაფიული ფოტოაპარატი, რომელიც წამში იღებს არა 16 სურათს, როგორც ჩვეულებრივი კინოაპარატი, არამედ ბევრად უფრო მეტს. თუ ამგვარად გადაღებულ რაიმე მოვლენას ეკრანზე გადავიტანთ და კინოლენტს ჩვეულებრივი სიჩქარით გავუშვებთ 16 კადრს წამში, მაშინ მაყურებლები დაინახავენ, რომ ეს მოვლენა მიმდინარეობს სათანადო რიცხვჯერ ნორმალურზე უფრო ნელა. მკითხველს, ალბათ, ექნებოდა შემთხვევა ენახა ეკრანზე ასეთი არაბუნებრივად ნარნარი ნახტომები და სხვა შენელებული მოვლენები. იმგვარად, მხოლოდ უფრო რთული აპარატების საშუალებით შეიძლება მივაღწიოთ მოძრაობის კიდევ უფრო მნიშვნელოვან შენელებას თითქმის ისეთს, როგორიც უელსმა თავის მოთხრობაში აღწერა.

დღისით თუ ღამით?

ნახ. 9: დედამიწის ბურთობის იმ ნახევარზე, სადაც ღამეა ხალხი უფრო სწაფად მოძრაობს მზის გარშემო, ვიდრე იქ სადაც დღეა.

ერთხელ პარიზის გაზეთებში გამოქვეყნდა განცხადებს, სადაც ნათქვამი იყო, რომ 25 სანტიმათ უჩვენებდნენ იმის საშუალებას თუ როგორ შეიძლება იმოგზაურო იაფად და იმავე დროს ოდნავადაც არ დაიღალო. მრავლად აღმოჩნდნენ ისეთი გულუბრყვილონი, რომლებმაც განმცხადებელს ეს 25 სანტიმი გაუგზავნეს. პასუხად ყველამ ფოსტით ასეთი შინაარსის წერილი მიიღო:

"იყავი, მოქალაქევ, მშვიდად თქვენს საწოლში და გახსოვდეთ, რომ ჩვენი დედამიწა ბრუნავს. პარიზის პარალელზე — თქვენ გარბიხართ დღეღამეში 25 000 კილომეტრზე მეტს, ხოლო თუ თქვენ თვაწამრტაცი სანახაობის ნახვა გიყვართ, გადასწიეთ ფანჯარის ფარდა და დასტკბებით ვარსკლავებიანი ცის სურათით".

როდესაც ამ ოინის ჩამდენი პასუხისგებაში მისცეს თაღლითობისათვის, მან მოისმინა თურმე სასამართლოს განაჩენი, გადაიხადა მისჯილი ჯარიმა და თეატრალურ პოზაში დამდგარმა დიდის რიხით გალილეის ცნობილი წამოძახილი გაიმეორა: — ის კი მაინც ბრუნავს!

ბრალდებული ორმაგად იყო მართალი, იმიტომ, რომ დედამიწის ბურთობის ყოველი მცხოვრები „მოგზაურობს" არა მარტო დედამიწის ღერძის ირგვლივ ტრიალის დროს, არამედ დედამიწა მას კიდევ უფრო მეტი სისწრაფით მიაქანებს მზის ირგვლივ თავისი სრბოლის დროს, ჩვენი პლანეტა მთელი თავისი მცხოვრებებით ყოველ წამს გადის სივრცეში 30კმ და ამავე დროს თავისი ღერძის ირგვლივაც ბრუნავს.

ამასთან დაკაშირებით ჩვენ შეგვიძლია ერთი საინტერესო კითხვა დავსვათ: როდის უფრო სწრაფად ვმოძრაობთ მზის გარშემო — დღისით თუ ღამით?

ამ კითხვას შეუძლია, ადამიანი საგონებელში ჩააგდოს: დედამიწას ერთ მხარეზე ხომ ყოველთვის დღეა, მეორეზე — კი ღამე; მაშინ რაღა აზრი აქვს ამ კითხვას? თითქოს არავითარი.

მაგრამ ეს ასე როდია. ჩვენ ხომ იმას არა ვკითხულობთ, თუ რა დროს უფრო ჩქარა ხდება მთელი დედამიწის გადანაცვლება, არამედ იმას, თუ როდის უფრო ჩქარა სწარმოებს ჩვენი — დედამიწის მცხოვრებთა მოძრაობა ვარსკლავთა შორის. ეს კი სრულიადაც არ არის უაზრო კითხვა. მზის სისტემაში ჩვენ ორ მოძრაობას ვასრულებთ: მივქრით მზის გარშეო და იმავე დროს დედამიწის ღერძის ირგვლივ ვტრიალებთ. ხდება ამ ორი მოძრაობის შეკრება და, იმისდა მიხედვით თუ დედამიწის რომელ ნახევარზე ვიმყოფებით — დღისა თუ ღამის ნახევარზე, — შედეგს სხვადასხვას ვღებულობთ. აბა შეხედეთ მე-9 ნახატს, (სადაც დედამიწის ორბიტის ხაზი უნდა წარმოვიდგინოთ ნახაზის სიბრტყის პერპენდიკულარულად მიმართული) და თქვენ ერთბაშად მიხვდებით, რომ შუაღამისას დედამიწის წინსვლის სიჩქარეს ემატება ბრუნვის სიჩქარეს ემატება ბრუნვის სიჩქარეს, შადღისას კი პირიქით, აკლდება მას. მაშასადამე, მზის სისტემაშიჩვენ შაღამისას უფრო სწრაფად ვმოძრაობთ, ვიდრე შუადღისას.

რაკი ეკვატორის ყოველი წერტილი წამში დაახლოებით ნახევარ კილომეტრს გარბის, ამიტომ ეკვატორიალურ ზოლისათვის განსხვავება შადღისა და შუაღამის სიჩქარეთა შორის მიაღწევს მთელ კილომეტრს წამში. გეომეტრიის მცოდნე ადვილად გამოთვლის, რომ ლენინგრადისათვის (რომელიც მე-60 პარალელზე მდებარეობს) ეს განსხვავება ორჯერ ნაკლებია: ლენინგრადელები შუაღამისას ყოველ წამში გარბიან მზის სისტემაში ნახევარი კილომეტრით უფრო მეტს, ვიდრე შუადღისას.

ურმის თვლის გამოცანა

ნახ. 10: აროგორ უნდა დავრწმუნდეთ, რომ თვლის ზედა ნაწილი უფრო სწრაფად მოძრაობს, ვიდრე ქვედა. შეადარეთ უძრავ ჯოხისაგან გაგორებული თვლის A და B წერტილების მანძილი (მარჯვენა ნახაზზე).

ნახ. 11: ცდა რგოლითა და ასანთის ღერით, როდესაც რგოლი მიგორავს მარცხნივ, მაშინ ასანთის ღერის გამოშვერილი ნაწილის წერტილები F, E, D, მიიწევენ საწინააღმდეგო მხრისაკენ.

ნახ. 12: როდესაც სარკინიგზო თვალი მიგორავს მარცხნივ, მისი გამოშვერილი კიდის ქვედა ნაწილები მოძრაობენ მარჯვნივ. ე.ი. საწინააღმდეგო მიმართულებით.

ნახ. 13: ზევით ნაჩვენებია მრუდი ხაზი „ციკლოიდი",რომელსაც შემოხაზავს გაგორებული ურმის თვლის ფერსოს ყოველი წერტილი. ქვევით — მრუდი ხაზი, რომელსაც შემოხაზავს სარკინიგზო თვლის გამოშვერილი ნაწილის წერტილები.

ურმის თვლის ფერსოს (ან ველოსიპედის თვლის სალტეს) მიაკარით გვერდიდან ფერადი ქაღალდი და დააკვირდით მას, როცა ურემი (ან ველოსიპედი) მოძრაობს. თქვენ უცნაურ მოულენას შეამჩნევთ: სანამ ქაღალდი გაგორებული თვლის ქვედა ნაწილში იქნება მოქცეული, მას საკმაოდ მკაფიოდ დაინახავთ, ხოლო ზედა ნაწილში ისე გაიკრთომებს, რომ თვალის მოკვრასაც ვერ მოასწრებთ.

ისე გამოდის, თითქოს თვლის ზედა ნაწილი უფრო სწრაფად მოძრაობს, ვიდრე ქვედა.

ასეთივე მოვლენას შევამჩნევთ, თუ ერთმანეთს შევადარებთ რომელიმე ეტლის გაგორებული თვლის ზედა და ქვედა მანებს. ჩვენ მოგვეჩვენება, თითქოს ზედა მანები მთლიანად ერთმანეთს ერთვიან. ქვედა კი ცალ-ცალკე მოსჩანან. გამოდის ისე, თითქოს თვლის ზედა ნაწილი უფრო სწრაფად მოძრაობს, ვიდრე ქვედა.

რით აიხსნება ეს უცნაური მოვლენა? სულ უბრალოდ — გაგორებული თვლის ზედა ნაწილი ნამდვილად უფრო სწრაფად მოძრაობს, ვიდრე ქვედა. ეს ფაქტი ერთის შეხედვით თითქოს დასაჯერებელიც არ არის, მაგრამ აბა ვიმსჯელოთ; გაგორებული თვლის ყოველი წერტილი ხომ ერთბაშად ორ მოძრაობას ასრულებს: ღერძის ირგვლივ ტრიალებს და ამავე დროს ეინაც მიიწევს ამ ღერძთან ერთად. სწარმოებს, როგორც ეს იყო დედამიწის ბურთობის შემთხვევაში, ორი ძრაობის შეკრება და, აქაც თვლის ზედა და ქვედა ნაწილებისათვის შედეგსაც სხვადასხვანაირს ვღებულობთ. ზევით თვლის ბრუნვითი მოძრაობა ემატება წინსვლითს, რადგან ორივე ეს ძრაობა მიმართულია ერთი მხრისკენ. ქვევით კი, ბრუნვითი მოძრაობა საწინააღმდეგო მხრისკენაა მიმართული და, მაშასადამე, გამოაკლდება წინსვლის მოძრაობას. აი, ამიტომაც არის, რომ თვლის ზედა ნაწილები, ერთ ადგილზე გაჩერებული მაყურებლის მიმართ, გადაადგილდებიან უფრო სწრაფად, ვიდრე ქვედა ნაწილები.

რომ ეს ნამდვილად ასეა, ამაში სულ ადვილად დავრწმუნდებით ერთი უბრალო ცდით, რომელიც სათანადო შემთხვევის დროს შეგიძლიათ ჩაატაროთ. გაჩერებული ურმის თვლის გვერდით, მისი ღერძის პირდაპირ მიწაში ჯოხი ჩაარჭვეთ, თვლის ფერსოზე, მის სულ ზედა ქვედა ნაწილებში გაუკეთეთ რაიმე ნიშანი ცარცით ან ნახშირით; ეს ნიშნები სწორედ ჯოხის პირდაპირ მოხვდებიან. ახლა გააგორეთ ურემი ცოტა მარჯვნივ (ნახ. 10) ისე, რომ ღერძი დასორდეს მიწაში ჩარჭობილ ჯოხს 20-30 სანტიმეტრით და აღნიშნეთ, როგორ იცვალეს ადგილი თქვენმა ნიშნებმა. აღმოჩნდება, რომ ზედა A ნიშანი გადაინაცვლებს შესამჩნევად მეტად, ვიდრე ქვედა — B, რომელიც მხოლოდ ოდნავ გასცილდება ჯოხს.

თვლის ყველაზე უფრო ნელი ნაწილი

ამნაირად, ურმის მოძრაობის დროს, ყველა მისი წერტილები ერთნაირი სისწრაფით როდი იცვლიან ადგილს. მაშ, გაგორებული თვლის რომელი ნაწილი მოძრაობს უფრო ნელა?

ამის მოსაზრება ძნელი არ არის — ყველაზე უფრო ნელა მოძრაობს თვლის ის ნაწილები, რომლებიც ამ მომენტში მიწას ეხებიან. უფრო სისწორით რომ ვთქვათ, მიწასთან შეხების მომენტში, თვლის ეს წერტილები სრულიად უძრავად არიან.

თავის თავად იგულისხმება, რომ ყოველივე თქმული შეეხება გაგორებულ თვალს და არა ისეთს, რომელიც უძრავ ღერძზე ბრუნავს. მქნევარა თვლის ფერსოს ზედა და ქვედა წერტილები, მაგალითად, ერთნაირი სიჩქარით მოძრაობენ.

ახირებული ამოცანა

აი, კიდევ ერთი არანაკლებ საყურადღებო ამოცანა (იგი ეკუთვნის "ბუნების პარადოქსების" ავტორს გამპსონს): მატარებელში, რომელიც მიჰქრის, ვთქვათ, ლენინგრადიდან მოსკოვისაკენ, არის თუ არა ისეთი წერტილები, რომლებიც გზის ლიანდაგის მიმართ მოზრაობენ საწინააღმდეგო მიმართულებით მოსკოვიდან ლენინგრადისაკენ?

აღმოჩნდება, რომ ყოველ მომენტს, ყოველ ვაგონში არსებობს ოთხი (ან რვა) ასეთი წერტილი. კი მაგრამ, სად არიან მოთავსებულნი ეს წერტილები?

თქვენ იცით, რასაკვირველია, რომ სარკინიგზო თვლებს ფერსოზე აქვთ გამოშვერილი კიდე (რებორდი) და აი, თურმე ამ კიდის სულ ქვედა წერტილი მატარებლის მოძრაობის დროს მიიწევს არა წინ, არამედ უკან! ამაში ადვილად დავრწმუნდებით ასეთი ცდის შესრულებით: აიღეთ რაიმე რგოლი, მაგლითად, ლითონის ფული ან ფოლაქი — სანთელით მიაკარით ზედ ასანთის ღერი ისე, რომ ის რგოლის რადიუსს ემთხვეოდეს და მისი კიდეც ბევრად იყოს ჩამოცილებული. ახლა თუ ამ რგოლს სახაზავის კიდეზე დავაყენებთ C წერტილიდან (ნახ. 11) და მარჯვნიდან მარცხნისაკენ გავაგორებთ,მაშინ გამოშვერილი ნაწილის წერტილები F, E და D წაიწევენ არა წინ, არამედ უკან. რაც უფრო დაშორებული იქნება წერტილი რგოლის კიდისაგან, მით უფრო შესამჩნევად დაიხევს ის უკან რგოლის გაგორების დროს (წერტილი D გადავა წერტილ D1).

ამგვარად, თქვენ არ უნდა გაგაკვიროთ იმ გარემოებამ, რომ გაქანებულ მატარებელში არსებობს წერტილები, რომლებიც მოძრაობენ არა წინ, არამედ უკან. მართალია ეს მოძრაობა გრძელდება წამის მხოლოდ უმნიშვნელო ნაწილის განმავლობაში, მაგრამ, როგორც არ უნდა იყოს, გაქანებულ მატარებელში, წინააღმდეგ ჩვეულებრივ მიღებული შეხედულებისა, უკუ-გადაადგილებას ადგილი მაინც აქვს, რასაც ნათლად განმარტავს მე-12 და მე-13 ნახატები.

საიდან გამოსცურა ნავმა?

ნახ. 14: იალქნიანი ნავი გზას უჭრის ნიჩბიანს. a და b ისრები — მათი სიჩქარეებია. რას დაინახავენ მენიჩბეები?

ნახ. 15: მენიჩბეებს ეჩვენებათ, რომ იალქნიანი ნავი მოდის არა M წერტილიდან და გზას უჭრის მათ, არამედ — ირიბულად, N წერტილიდან.

ვთქვათ, ნიჩბებიანი ნავი ტბაზე მისცურავს და a$ ისარი (მე-14 ნახატზე) უჩვენებს მისი მოძრაობის მიმართულებას და სიჩქარეს. მას გზას უჭრის იალქნიანი ნავი, b ისარი გამოსახავს მის მიმართულებას და სიჩქარეს, თქვენ რომ შეგეკითხონ, მკითხველო, საიდან გამოსცურა იალქნიანმა ნავმაო, უეჭველია მყისვე ნაპირის M ადგილზე მიუთითებთ. მაგრამ ამავე კითხვით ნიჩბიანი ნავის მგზავრებს რომ მივმართოთ, ისინი სულ სხვა წერტილზე მიუთითებენ. რატომ?

ამის მიზეზი არის ის, რომ მგსავრები ვერ ამჩნევენ იალქნიანი ნავის მიმართულების სწორკუთხოვნებას თავისი ნავის მოძრაობის მიმართ. ისინი ხომ საკუთარ მოძრაობას ვერა გრძნობენ: მათ ეჩვენებათ, თითქოს თვითონ ერთ ადგილზე დგანან და მათ ირგვლივ კი ყველაფერი მიჰქრის მათივე საკუთარი სიჩქარით, მაგრამ საწინააღმდეგო მიმართულებით.

ამიტომ მათთვის იალქნიანი ნავის მოძრაობას აქვს არა მარტო b ისრის მიმართულება, არამედ a წყვეტილი ხაზის მიმართულებაც ნიჩბიანი ნავის მოძრაობის მოპირდაპირე (იხ. ნახ. 15). იალქნიანი ნავის ორივე მოძრაობის — ნამდვილისა და მოჩვენებითის — შეკრება პარალელოგრამის წესით ხდება. შედეგად კანჯოს მგზავრებს ეჩვენებათ, თითქოს იალქნიანი ნავი მოძრაობდეს b და a-ზე აგებულ პარალელოგრამის დიაგონალის მიმართულებით. აი, ამიტომ მოეჩვენებათ მგზავრებს, რომ იალქნიანი ნავი მოსცილდა ნაპირს არა M წერტილში, არამედ სხვა რომელიღაც N წერტილში, რომელიც მდებარეობს უფრო წინ კანჯოს მოძრაობის მიმართულებისაკენ (ნახ. 15).

ასევე, როდესაც დედამიწასთან ერთად ორბიტზე მივექანებით და გზად ვხვდებით რომელიმე ვარსკლავის სხივს, ჩვენ მათი გამოსხივების წერტილს ვსახავთ ისევე არასწორად, როგორც ნიჩბებიანი ნავის მგზავრები შეცდომით არკვევდნენ იალქნიანი ნავის გამოცურვის ადგილს. ამიტომ ვარსკლავები გვეჩვენება ცოტა გადანაცვლებულად წინ, დედამიწის მოძრაობის მიმართულებით. რასაკვირველია, დედამიწის მოძრაობის სიჩქარე, შუქის სიჩქარესთან შედარებით, უმნიშვნელოა (1000-ჯერ ნაკლები) და ამიტომაც ვარსკლავების მოჩვენებითი გადაადგილება ფრიად უმნიშვნელოა, მაგრამ მისი შემჩნევა ასტრონომიული ხელსაწყოების საშუალებით მაინც შესაძლებელია. ამ მოვლენას შუქის აბერაცია ეწოდება.

თუ ამგვარი საკითხები გაინტერესებთ, სცადეთ ნავის შესახებ ჩვენი ამოცანის პირობების შეუცვლელად გვიპასუხოთ:

1. რა მიმართულებით მოძრაობს ნიჩბებიანი ნავი იალქნიანი ნავის მგზავრების შეხედულებით?
2. ნაპირის რომელი წერტილისალენ მიემართება ნიჩბებიანი ნავი იალქნიანი ნავის მგზავრების აზრით?

ამ კითხვებზე პასუხის გასაცემათ a ხაზზე (ნახ. 15) სიჩქარეთა პარალელოგრამი უნდა ააგოთ; მისი დიაგონალი გიჩვენებთ, რომ იალქნიანი ნავის მგზავრებს ეჩვენებათ, თითქოს ნიჩბებიანი ნავი ირიბული მიმართულებით მისცურავს და ნაპირზე მიდგომას აპირებს.