ИЗМЕРЕНИЯ и МЕРЫ

ЧТО ТЯЖЕЛЕЕ — КИЛОГРАММ СВИНЦА ИЛИ КИЛОГРАММ ПУХА?

Ы, вероятно, не раз слышали этот каверзный вопрос - шутку. Кое-кто, не подумав, отвечает: «килограмм свинца тяжелее...».

Такой ответ вызывает обычно взрыв смеха. А между тем дело здесь обстоит не так просто. Сейчас вы убеди­тесь, что килограмм свинца и впрямь мо­жет быть тяже­лее, чем килограмм пуха.

Нетрудно заме­тить, что в воде те­ла становятся легче. Взвесьте какой-ни­будь предмет на пружинных весах (рис. 27, а). Затем опустите его в воду. Как видите, стрелка весов указывает те­перь меньшее зна­чение (рис. 27, б).

Впервые такое явление обнаружил и объяснил ещё древнегреческийучё - ный Архимед. За­кон, носящий его имя, гласит: «Вся­кое тело при погружении в жидкость теряет в своём весе столько, сколько весит вытесненная им жидкость».

Если тело вытесняет сравнительно немного воды, то и потеря его веса невелика. Таковы камни, куски металла
и т. п. Все они под действием притяжения Земли опуска­ются на дно — тонут.

Если же вытесненная телом вода весит больше его са­мого, то. такое тело становится как бы невесомым. Оно уже не тонет, а наоборот, всплывает. Примером подобных тел служит пробка.

Закон Архимеда справедлив и для газов. Взвесив тело сначала в пустоте, а потом в воздухе, мы обнаружим, что во втором случае вес тела уменьшился. Уменьшение веса зависит от объёма вытесняемого телом воздуха.

Вспомните детский воздушный шар, наполненный водо­родом. Сколько бы вы ни пытались его взвесить, у вас не­чего не получится. Шар будет упорно взлетать вверх, словно свидетельствуя этим о своей «невесомости». Но на самом ли деле он ничего не весит?

Мы знаем, что водород значительно легче воздуха. Оболочка шара вместе с наполняющим её водородом весит меньше, чем вытесняемый шаром воздух. Разница этих ве­сов создаёт так называемую подъёмную силу, благодаря которой воздушный шар и не падает на землю.

Погрешность, обусловленная законом Архимеда, может возникнуть и при взвешивании других тел. Ведь при раз­ных температурах и на различных высотах вес воздуха не­одинаков. Так, тёплый воздух легче холодного. У по­верхности земли воздух тяжелее, чем высоко в горах, отсюда и результат взвешивания может оказаться раз­личным. Поэтому при очень точных измерениях веса и массы взвешивание производится в безвоздушном пространстве.

Вес тела в пустоте принято называть истинным.

Вернёмся теперь к ответу на наш вопрос. Пусть истин­ный вес свинцового груза 1 килограмм. Положим этот груз на одну чашку рычажных весов. На другую поместим кипу пуха, истиный вес которой также равен 1 кило­грамму. Уравновесятся ли чашки весов, если взвешивание производится, как обычно, в воздухе? Оказывается, нет!

Ведь объём свинцового груза очень мал, а объём кипы пуха велик. Кипа вытесняет много воздуха, поэтому она, согласно закону Архимеда, становится заметно лег­че. Свинцовый же груз весит в воздухе почти столько же, сколько и в пустоте. Разница в весе заставляет чашку со свинцом опуститься, а с пухом — подняться (рис. 28).

Вот и выходит, что килограмм свинца может оказаться «тяжелее», чем килограмм пуха! Конечно, говоря о «кило -

Грамме» свинца и «килограмме» пуха, надо помнить, что имеются в виду истинные веса этих тел, а не веса в воз­духе.