Эти соотношения силы и энергии объясняют, почему профессиональные бегуны используют шипованные кроссовки из тканых материалов. Если вам довелось носить их, вы наверняка помните, насколько они легки и непрочны. Однако, завязанные на ноге плотно, они справляются со своей задачей замечательно: благодаря их легкости вы тратите меньше энергии на передвижение, а шипы прекрасно отталкиваются от земли, сводя к минимуму трение и потери энергии и обеспечивая прекрасное ускорение. Обычные кроссовки для бега имеют вместо шипов гораздо более толстый амортизирующий слой, который защищает колени и спину от возможных травм во время бега и прыжков. Но такая массивная подошва прибавляет обуви вес и приводит к дополнительным затратам энергии. По мере того как ваши ноги опускаются на поверхность и поднимаются вновь, подошва кроссовок сжимается и распрямляется, забирая много энергии (как шина горного велосипеда) за счет большего трения качения.
Все предметы обуви рано или поздно изнашиваются – причем в двух основных местах. Иногда подошва протирается до дыр, хотя и не так быстро, как можно ожидать. И это понятно: «километраж» средней пары обуви не так уж и велик. Соответственно, не так уж велика и сила трения подошв вашей обуви о почву, как, например, и автошин. Обычно обувь приходит в негодность в результате либо возникновения трещин в районе носков, либо отслаивания подошвы. И это неудивительно. Это как раз те места, где материал, из которого изготовлена обувь, – кожа, пластик, ткань или резина – испытывает постоянное растяжение. Поэтому обувь «устает», совсем как металлические скрепки для бумаги. Следует отдать должное тому замечательному обстоятельству, что наша обувь может пройти миллионы циклов растяжений и сжатий перед разрушением. Для сравнения: металлическая скрепка для бумаги может выдержать всего несколько десятков таких воздействий.
Что еще почитать
В этом небольшом путешествии в науку в вашем доме я хотел показать, что это не набор затасканных старых фактов и формул (как часто преподают естественную науку в школе), а интереснейшие возможности по-новому взглянуть на окружающий мир. Взглянуть так, что казавшиеся странными вещи приобретают смысл и становятся на места. Мыслить научно – то же самое, что впервые надеть очки и удивиться тому, каким четким становится всё вокруг. Если эта книга вам понравилась, то, возможно вы захотите использовать и другие источники, адресованные не ученым, но способные помочь вам в постижении тех научных истин, которые окружают нас в повседневной жизни.
Сайт
«Объясняем всё» (Explain that Stuff) с Крисом Вудфордом. Мой образовательный сайт (explainthatstuff.com) раскрывает темы, затронутые в этой книге, более подробно. На сайте есть алфавитный указатель, по которому вы легко можете найти тему, которая интересует вас в плане самообразования или школьной программы.
Книги
Мюллер Р. А. Физика для будущих президентов. М.: Neoclassic: АСТ, 2011. Поднимает научные темы, имеющие отношение к выживанию человечества, в том числе вопросы об имеющихся на Земле запасах энергии, изменениях климата и терроризме.
Маккей Д. Как обеспечить нас энергией без горячего воздуха (MacKay D. Sustainable Energy Without the Hot Air. UIT Cambridge, 2009). Как человечество может генерировать столько энергии, сколько требуют наши растущие потребности, и не разрушить планету? Маккей приводит интересные логические рассуждения, понятные расчеты и научные данные, понятные любому окончившему школу человеку, чтобы прийти ко всем понятным заключениям. Полный текст книги есть также на сайте withouthotair.com.
Терри Н. Энергия и выбросы углерода: Как нам сегодня жить (Terry N. Energy and Carbon Emissions: The Way We Live Today. UIT Cambridge, 2011). Что требует больше энергии: принятие душа или ванны? Чем лучше отапливать дом: природным газом или электричеством? Эта полезная книга дает ответы на спорные вопросы о нашей жизни при помощи занимательных фактов и цифр.
Гордон Дж. Почему мы не проваливаемся сквозь пол. М.: Мир, 1971. Отличный источник информации о том, как простые повседневные материалы вроде дерева и стекла держат на себе весь мир. Другая книга Джеймса Гордона «Конструкции» (М.: Книга по требованию, 2012) тоже заслуживает внимания.
Леви М., Сальвадори М. Почему здания падают (Levy M., Salvadori M. Why Buildings Fall Down. W. W. Norton, 2002). Сборник интересных случаев и историй о разрушениях различных сооружений: небоскребов, стадионов, мостов – из-за проблем с подбором материалов и ошибок проектирования.
Фейнман Р. Дюжина лекций: шесть попроще и шесть посложнее. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2010. Фейнман, один из величайших физиков планеты, был и одним из самых одаренных преподавателей физики. Эта небольшая книга – простое и понятное введение в такие фундаментальные понятия, как атом, энергия и гравитация. Но в книге, конечно, не хватает той страсти, которая присутствовала в лекциях Фейнмана.
Гамов Г. Приключения мистера Томпкинса. М.: Бюро «Квантум», 1993. Что произойдет, если люди уменьшатся до размера атома? Увлекательное введение в ключевые идеи атомной физики, написанное в 1940-х, но ценное и сейчас.
Клегг Б. Физика в самолете: Путеводитель по нашему миру из окна самолета (Klegg B. Inflight Science: A Guide to the World from Your Airplane Window. Icon Books, 2011). Увлекательное путешествие в физику в самолетном кресле. Очень четко объяснены многие явления, с которыми вы встретитесь в полете.
Чандрасекар Б. С. Почему вещи такие, какие они есть (Chandrasekhar B. S. Why Things Are the Way They Are. Cambridge University Press, 1997). Эта книга несколько сложнее вышеупомянутых, но в ней представлен очень ясный взгляд на физику твердого тела и показаны «изнутри» многие явления, например магнетизм и зеркальные отражения.
Благодарности
Я горячо благодарю всех людей, без которых эта книга не состоялась бы.
Джима Мартина, поборника научно-популярного жанра, создавшего серию Sigma и пригласившего меня поучаствовать в ней. Спасибо всем в издательстве Bloomsbury, кто помог мне с подготовкой этой книги и ее продвижением.
Доктора Джона Вудкока за помощь в ракетной теме и другие ценные советы, которые помогли улучшить эту книгу.
Эндрю Лоуни, моего неизменно замечательного литературного агента, без которого эта книга никогда не была бы завершена, а тем более издана.
Об авторе
Первую свою авторскую статью в национальном журнале Крис Вудфорд опубликовал в 13 лет. И с тех пор он много писал о науке и технологиях. Получив диплом Кембриджского университета, где он специализировался на физике и нейробиологии, он выучился на копирайтера в рекламной отрасли. Быстро убедившись в том, что спам и пакеты чипсов не особо меняют мир к лучшему, следующие 10 лет он участвовал в кампаниях по охране окружающей среды. Потом он увлекся образовательной литературой, написал множество научно-популярных книг, включая мировой бестселлер – серию «Крутые штуки» (Cool Stuff).
