Сегодня утром мой 3-летний сын поставил меня в тупик. Голыми ладошками вытирая что-то с окна, он спросил, почему стекло «визжит», когда он проводит по нему рукой? Я не знала, что ответить. Может ли кто-нибудь объяснить это явление?
Дон Ханна (Ванкувер, Канада) Есть множество случаев, когда действие, связанное с вытиранием, вызывает высокочастотный резонанс, и обычно причиной этого является прерывистое трение. При сдвигании одной поверхности в соприкосновении с другой трение препятствует движению, Но если увеличивать силу сдвига, в какой-то момент она достигает такого порога, когда трение преодолевается и начинается плавное движение. На этой стадии сила, задающая движение объектам, уменьшается и обе поверхности начинают скользить одна о другую. Эластичная поверхность (например, кожа) при увеличении силы деформируется. Когда в результате трения подушечка пальца тормозится на стекле, ее кожа под воздействием силы, стремящейся сдвинуть палец с места, деформируется, но при продолжении скольжения вновь принимает почти первоначальный вид. Однако изменения поверхности подушечки пальца вызывают усиление трения, кожа опять деформируется и движение пальца мгновенно тормозится. При равномерном приложении силы поверхность кожи деформируется сотни раз в секунду и в результате возникают слышимые звуковые волны. Но почему трение создает подобный эффект? Любые поверхности, если рассматривать их под микроскопом, имеют шероховатую текстуру, и, когда они вступают в контакт, по-настоящему соприкасаются только их высшие точки, так называемые выступы. Эти выступы смыкаются и препятствуют движению. Если увеличить силу давления, площадь истинного контакта увеличится, так как любая мягкая поверхность (например, кожа) деформируется, стремясь теснее соприкоснуться с неровностями другой поверхности. Сила трения, препятствующая движению, возрастает. Как только палец начинает скользить, выпуклости отскакивают друг от друга и меньше мешают движению.
Ричард Ханн (Ипсуич, Великобритания)
Кожа не издает звуков, а стекло издает. Любой материал — от бумаги до титана, — если его стимулировать соответствующим образом, начинает вибрировать. Стекло не исключение. Оконное стекло, как и всякий материал, обладает определенными гармоническими рядами, и то, какой звук, или обертон, оно издаст, зависит от вида трения. Не только пальцы заставляют стекло «петь». Когда мы чистим его моющими средствами и газетой, оно «визжит» громче и пронзительнее. Если тереть по стеклу бумагой медленно, можно услышать стон, вызывающий вибрацию всего полотна, если оно достаточно большое. Если тереть быстро по небольшому участку, стекло будет «визжать» так, что вас бросит в дрожь.
Мартин Джеймс (Окленд, Новая Зеландия)
Что происходит в…?
Можно ли как-то вычислить, какое количество экскрементов вырабатывает организм из определенного количества съеденной пищи? Например, какое количество экскрементов образуется из 1 кг пищи? Какое количество фекалий выделяет за день среднестатистический взрослый человек? Каков их состав?
Найджел Уоткинс (Эпсом, Великобритания) Дэвид Бакстер (Солфорд, Великобритания) Одна из основных функций толстой кишки — поглощать воду и вырабатывать пластилиноподобные фекалии, от которых организм освобождается самопроизвольно или усилием воли. Фекалии на 75% состоят из воды; половину их сухого веса составляют бактерии, остальное — не подвергшаяся ферментации грубая часть пищи и желчевыделения. Средний европеец выделяет за день от 19 до 280 г кала, хотя, если у вас диарея, этот показатель может быть и выше. У разных людей в разные периоды жизни масса выделяемого кала тоже может меняться. У африканцев и азиатов масса кала вдвое превышает названные показатели. Единственный способ увеличить вес кала — есть больше клетчатки, поскольку неферментированная клетчатка способна удерживать много воды. Некоторые виды грубой пищи, ферментирующейся в толстой кишке, способствуют размножению микробов. А например, пектин или гуммиарабик также выделяют водород, метан и жировые кислоты с короткоцепочечной структурой. Продукты расщепления короткоцепочечных жирных кислот могут оказывать благоприятное воздействие на слизистую оболочку кишечника. Продукты бактериальной ферментации могут оказывать осмотическое воздействие на фекальную массу. Пшеничные отруби почти не подвергаются ферментации и потому значительно увеличивают массу кала. Чем грубее отруби, чем меньше они обработаны, тем больше воды они способны удерживать и, соответственно, тем больше кала вырабатывается в результате их потребления. Хлеб из непросеянной муки мало влияет или вообще не влияет на вес фекалий. У разных людей из 1 г пшеничных отрубей формируется различное количество кала. У здорового человека масса влажного кала составляет 3–5 г с 1 г клетчатки. У людей, страдающих слизистым колитом и симптоматическим дивертикулитом, этот показатель равен примерно 2 г на 1 г клетчатки. Таким образом, эффект грубой пищи в толстой кишке можно вычислить по следующей формуле: масса кала = Wf(1+Hf)+Wb(1+Hb)+Wm(1+Hm), где Wf, Wb и Wm соответственно масса в сухом состоянии остатков непереваренной пищи в толстой кишке, присутствующих в кале бактерий и осмотически активных метаболитов и других веществ в толстой кишке, которые могли бы уменьшить количество избыточно поглощаемой воды, а Hf, Hb и Hm означают водоудерживающую способность соответствующих параметров.
