logo
logo

Всем хорошо известно, что давление воздуха играет большую роль в жизни животных и растений. Когда мы расширяем легкие, то в них поступает приток свежего воздуха; это происходит благодаря давлению воздуха, и это же давление мы преодолеваем, когда уже испорченный воздух мы выдыхаем обратно. Если мы подымаемся на высокие горы или поднимаемся на воздушном шаре на очень большую высоту, то может случиться, что наиболее нежные кровяные сосуды, например легкие, лопаются, так как они не в состоянии устоять против давления крови; это происходит оттого, что давление воздуха слишком сильно уклонилось от нормального давления, к которому уже приспособлено строение наших кровяных сосудов.
Известно также, что рыбы с плавательными пузырями, живущие на больших глубинах, так, например, Kropffelchen (coregonus hieinalis), плавающие на самом дне, всегда находятся в сети или мертвыми, или полумертвыми с лопнувшими плавательными пузырями и сильно вздутыми животами. Так как эти рыбы живут на глубине 60 м, где давление около 7 атмосфер, то понятно, что воздух их плавательных пузырей приспособлен к этому высокому давлению и, следовательно, сильно сгущен. При вытаскивании рыб это давление постепенно уменьшается и при достижении поверхности остается лишь давление одной атмосферы. Поэтому при вытаскивании рыбы из воды спертый в пузыре воздух начинает расширяться, оказывая сильное давление на пузырь, благодаря которому он наконец лопается.
Важное применение давление воздуха находит в различных приспособлениях, которые придают устойчивость и крепость телу зверей. Чтобы легче понять это явление, мы должны сделать одно физическое разъяснение.
Для того чтобы разорвать, сломать или разрезать какое-нибудь твердое тело, необходима известная сила, которая может быть весьма различна, смотря по веществу. Из этого следует, что мельчайшие частицы (молекулы твердого тела) соединены между собой помощью сил притяжения, которые обыкновенно называются силами сцепления.
У жидкостей силы сцепления должны быть меньше, чем у твердых тел, так как массу жидкости довольно легко разделить на несколько частей.
У газообразных веществ сцепление непосредственно не обнаруживается, потому что их молекулы стремятся по возможности удалиться друг от друга (способностью газа легко расширяться).
Если две плоско отшлифованные стеклянные пластинки положить одну на другую, то разъединить их уже представляет некоторую трудность.
Можно также посредством давления так крепко соединить между собою две плоские свинцовые пластинки, что они будут представлять как бы одно тело. Это прилипание частиц у первоначально разделенных тел называется сцеплением.
Сцепление также существует между твердыми и жидкими телами.
Прилипание капли воды к стеклу, склеивание двух простых не плоско отшлифованных оконных стекол лишь при помощи слоя воды и вообще всякое прилипание и склеивание являются для этого хорошими примерами.
Следующий опыт, относящийся к силам сцепления и притяжения, мы считаем весьма поучительным: на весы (рис.60) горизонтально привешивают хорошо вычищенную стеклянную пластинку и приводят ее в равновесие. Потом осторожно начинают вливать воду в сосуд, подставленный как раз под пластинку, до тех пор пока ее поверхность не коснется пластинки.

Силы сцепления

Рис.60. Силы сцепления

Если пластинка будет величиною в 20 кв. см, то понадобится положить на весы 10 г, чтобы оторвать эту стеклянную пластинку от воды.
По-видимому, мы нашли меру для определения сцепления между стеклом и водой. Подробное исследование нижней части стеклянной пластинки нам покажет (в том, конечно, случае, если она была хорошо вычищена), что на всей ее поверхности пристала вода. Следовательно, вес 10 г преодолел не притяжение между стеклянной пластинкой и водой, а сцепление между двумя слоями воды. Этот опыт допускает еще одно поучительное изменение.
Возьмем хорошо шлифованную, точно плоскую стеклянную пластинку и поместим ее вместо водяной поверхности. Затем насколько возможно приблизим эту пластинку к висячей, но так, чтобы между ними не произошло соприкосновения. Отсутствие всякого течения воздуха является необходимым условием для этого опыта.
Если положить теперь небольшой перевес на весы, то верхняя пластинка, по-видимому, остается некоторое время на одинаковом расстоянии от нижней.
Более точный способ исследования показывает, что движение пластинки вверх лишь очень замедлилось, но все же оно началось тотчас же, как был положен перевес. Это замедление становится еще более ясным, если обе пластинки погрузить во время этого опыта в воду.
Если взять две пластинки с площадью приблизительно в 200 кв. см и промежуточным расстоянием в 1/10 мм, то даже перевес в целый грамм только приблизительно через 7 минут удвоит величину промежутка между ними.
Объяснение замедления заключается в том, что все возрастающий промежуток между пластинками должен заполниться водой, чтобы возможно было преодолеть давление воды и воздуха.
Но так как увеличенное трение между пластинками и водой, благодаря их малому расстоянию, очень сильно замедляет это наполнение, то давление воды и воздуха некоторое время удерживает верхнюю пластинку в ее первоначальному положении.
Точно такое же объяснение применяется и к опыту в воздухе; только в этом случае вместо воды мы имеем дело с легко подвижным воздухом, трение которого гораздо меньше. Вследствие этого явление выступает с меньшей ясностью.
Так как при совсем не касающихся пластинках не может быть речи о притяжении, то этот опыт служит доказательством того, что при прилипании двух предметов одного к другому действует не только притяжение, но также и давление воздуха. Если, как в нашем опыте, между пластинками находится уже воздух, то воздушное давление будет действовать только замедляющее. Если же пластинки лежат так близко одна к другой, что между ними нет воздуха, чего легко достигнуть, смачивая пластинки, то, чтобы разделить обе пластинки, нужно, кроме притяжения, еще преодолеть полное давление воздуха. При этом следует обратить внимание на то, что воздух давит на каждый квадратный сантиметр с силой, немного большей одного килограмма. Это давление при достаточной величине площади является для сил человека непреодолимым.
Не правда ли, читатель, теперь уже заглавие этого раздела не кажется таким нелепым, как, может быть, это казалось вначале?
Точно так же и при соединении костей в суставах все дело касается относительно весьма точно подогнанных друг к другу поверхностей, так, например, в суставах плеча и бедра относительно шарообразных поверхностей (рис.61), которые покрыты слизистой жидкостью и плотно касаются друг друга. Сустав обтянут жилистой кожицей в виде эластичной кишки, это так называемая «суставная оболочка», которая на концах переходит в надкостницу, покрывающую все кости.
Можно было бы думать, что жилы и мускулы, которые окружают кость, далее кожа тела и суставная оболочка именно и сдерживают части костей на свободно висящей ноге.
Однако наши опыты определенно говоря т, что в этом случае главное место занимает давление воздуха. Это было доказано и на опыте.
У убитого животного можно разрезать все соединительные ткани и все-таки кости не отделяются друг от друга. Если же мы, просверлив сустав (суставную капсулу), дадим возможность воздуху проникнуть между суставными поверхностями, то нижняя кость сейчас же отпадет, если нога свободно висела.

Сечение плечевого сустава

Рис.61. Сечение плечевого сустава

А Таким образом, действительно часть силы, которая соединяет наши кости, приходится на долю воздушного давления.