Путешественники, возвратившиеся из Японии, много рассказывают о «джинрикшах» и их возчиках, которые в легких повозках (рис. 1) перевозят своих пассажиров, делая по 40 и более километров в день.
Мы охотно этому верим, принимая во внимание удивительную выносливость японцев, с которыми мы ближе познакомились за последнее время. Когда же далее рассказывают, что эти возчики джинрикш на обратном пути с большей охотой предпочитают вести пассажира даже за очень дешевую плату, чем ехать с пустой повозкой, то эти рассказы уже вызывают в нас недоверие к словам путешественников. А на самом деле по хорошей дороге джинрикшу гораздо легче везти с пассажиром или вообще с грузом, чем везти ее пустой.
Почему это происходит?
Возьмем такой пример: если человек везет три центра в легкой повозке по рельсам, то ему гораздо легче будет везти эти три центра в повозке, чем нести хотя бы один центр на спине, потому что тогда ногам придется нести, кроме тела, еще груз. Когда хозяин джинрикш и возвращается назад с пустой повозкой, то ему приходится на своих ногах нести свое тело: ему было бы выгодно часть своего тела посадить на повозку, даже если бы эта часть была увеличена в два раза.
Джин — человек, рики — сила, ша — повозка.
Рис.1. Японская джинринша
Но, к сожалению, джннрикша устроена не так, чтобы было возможно одновременно и сидеть па ней, и везти ее так, как это возможно на велосипеде, и потому единственный способ передать часть своего веса джин рикше — это опираться па концы ее оглоблей. Однако верхняя часть повозки так легка, что малейшее давление на оглобли заставляет повозку подниматься вверх. Поэтому, чтобы приспособить оглобли нести значительную долю своего веса, возчик при помощи противовеса должен сделать заднюю часть повозки более тяжелой, например положив на сидение достаточно массивный груз. Этот груз, служащий противовесом, должен быть значительно тяжелее, чем та часть его веса, от которой он хочет освободиться. Так должно быть потому, что точка приложения противовеса лежит гораздо ближе к оси вращения повозки, чем точка приложения рук возчика, и потому плечо, на которое действует противовес, очень коротко.
Пассажир на сидении был бы, действительно, в этом случае самым подходящим грузом.
Рис.2. Равновесие на нагруженной джинрикше
В самом деле (рис. 2), если центр тяжести пассажира (над точкой А) лежит в два раза ближе к оси колеса (над точкой С), чем точка В, опираясь на которую проводник освобождается от части своего веса, то ясно, что плечо для точки В в два раза длиннее, чем плечо для точки А. И поэтому, когда возчик и его пассажир одного и того же веса, то половина веса возчика, которая опирается на оглоблю В, может удержать в равновесии весь вес пассажира. Раз половина тела возчика лежит на оглоблях, то, следовательно, ногам приходится нести лишь половину собственного веса. А это является большим облегчением. С другой стороны, работа везти пассажира и часть своего веса в легкой повозке и по хорошей дороге не велика и не может ни в каком случае уничтожить тот выигрыш, который получается от того, что ноги возчика несут лишь половину веса его тела.
Итак, во всяком случае джинрикшу легче везти с грузом, чем без него.
Нет надобности, конечно, говорить, что хозяин джинрикши не повезет даром своего пассажира обратно. Если, однако, он от этого отказывается, то, конечно, делает это не столько из механических, сколько из коммерческих соображений. Если дорога ведет в гору, то все предыдущие соображения и доказательства не приложимы.
В этом случае к той работе, которая необходима, чтобы везти повозку, присоединяется та работа, которая необходима, чтобы данный груз (повозку) поднять на желаемую высоту.
Если эта работа удвоится благодаря присутствию пассажира, то весь выигрыш, получающийся от перенесения половины собственного веса на колеса, по крайней мере уничтожится. Приблизительно такая же картина получится, если повозка будет ехать по мягкому грунту, так как колеса будут врезаться в почву и тем тормозить движение. Если повозка очень легка, тогда качество дороги безразлично. Но если к весу повозки прибавится вес пассажира да еще половина веса возчика джинрикши, то при размягченной дороге движение будет затруднительно. И пассажир, не платящий денег, будет в таком случае нежелателен.
Рис.3. Способ уравновесить пустую джинрикшу
Интересно знать, испробована ли возможность передать часть своего веса на оглобли и в том случае, когда пассажира нет? Это было бы вполне возможно, если бы мы устроили оглобли так, чтобы они могли передвигаться относительно колес. Если бы сидение составляло % веса возчика, то, чтобы удержать в равновесии весь вес своего тела, возчику потребовался бы рычаг, в четыре раза более короткий, чтобы удержать в равновесии половину своего тела — в два раза более короткий. Пока нет пассажира, сидение можно было бы подвинуть обратно, как показано на рис. 3, пока АС не будет больше, чем ВС, в три раза. Тогда возчик может передать оглоблям веса, тем самым облегчая работу своим ногам и при этом ничего не прибавляя к общему весу, который нужно поднимать при движении в гору.