What Is Centrifugal Force?
На оживленной детской площадке недалеко от их дома в Ноэ-Вэлли отец Сейдж крутил карусель все быстрее и быстрее. «Ух ты!» — засмеялась Сейдж, крепко держась, пока ее подруга Хлоя визжала от восторга рядом с ней. «Кажется, будто гигантская невидимая рука пытается сбросить меня!» — крикнула Хлоя сквозь свист ветра. Сейдж вцепилась в металлическую перекладину, ее желтая толстовка слилась в цветное пятно. «Да, почему так происходит?» — вслух удивилась она, чувствуя странное притяжение.
«Осторожно, девочки!» — крикнул отец Сейдж, плавно останавливая аттракцион. Хлоя, всё ещё кружась, споткнулась и сошла. «Я чуть не влетела в песочницу! Такое ощущение, будто какая-то сила выталкивает тебя наружу». Сейдж спрыгнула, её мысли неслись вскачь. «Пап, это настоящая сила? У неё ведь нет названия, да?» — спросила она, поднимая маленькое красное ведёрко, которое они принесли для строительства замков из песка.
«У этого чувства есть название, но настоящая история немного другая», — начал ее отец. «Чтобы понять это, мы должны отправиться назад во времени, в Нидерланды в тысяча шестьсотых годах». Мир вокруг них, казалось, мерцал и исчезал. «Это было время великих мыслителей, когда люди только начинали использовать математику для описания того, как устроен мир». Яркая игровая площадка растворилась в тусклом, мрачном свете другого столетия.
«Блестящий учёный по имени Христиан Гюйгенс был очарован движением, особенно движением по кругу», — рассказывал голос отца Сейдж. Мужчина с задумчивым лицом оторвался от диаграммы, которую он набрасывал. «Гюйгенс был астрономом, который открыл спутник Сатурна, Титан, и физиком, который изобрёл первые маятниковые часы! Он хотел быть первым, кто по-настоящему измерит это странное ощущение отбрасывания наружу».
Гюйгенс проводил бесчисленные часы в своем кабинете, движимый глубокой потребностью понять Вселенную. Он часто прерывал свою работу, глядя в окно на вращающиеся вдалеке ветряные мельницы. Он верил в поиск ответов через наблюдение, однажды заявив, как позже записал писатель Вольтер, что «Мир — моя страна, наука — моя религия». Его любопытство было его истинным проводником.
Гюйгенс представил себе простой эксперимент: камень, вращающийся на веревке по кругу. «Он понял, что веревка постоянно тянет камень внутрь, чтобы он не улетел», — объяснил папа Сейджа. «Если веревка порвется, камень не полетит наружу — он полетит по прямой! Эта внешняя «центробежная сила» — это на самом деле инерция камня, его желание продолжать двигаться прямо». Диаграмма в воздухе показала истинный путь камня.
Это открытие было огромным! «Понимание этого принципа позволило нам создавать невероятные вещи», — продолжал рассказчик. — «От цикла отжима в стиральной машине, который отделяет воду от одежды, до лабораторных центрифуг, которые вращают образцы крови так быстро, что создают силы в тысячи раз сильнее гравитации! Это даже помогает инженерам проектировать безопасные американские горки и планировать искусственную гравитацию на будущих космических станциях».
Вернувшись на солнечную детскую площадку в Сан-Франциско, Сейдж всё поняла. «Я поняла!» — воскликнула она, обращаясь к Хлое и её папе. «Наши тела хотят лететь по прямой, но перекладины карусели постоянно тянут нас по кругу!» Чтобы доказать свою точку зрения, Сейдж взяла маленькое красное ведёрко, наполнила его водой из фонтана и раскрутила над головой по кругу. Ни единой капли не пролилось.
«Ух ты! Значит, вода пытается двигаться прямо, но ведро удерживает ее по кругу», — сказала Хлоя, широко раскрыв глаза. «Это похоже на сушилку для салата, которую моя мама использует, чтобы сушить салат!» Папа Сейдж добавил: «И именно поэтому гонщики должны наклоняться на поворотах на наклонном треке». Сейдж взволнованно кивнула: «Весь мир полон вращающихся вещей, удерживаемых вместе этими силами!»
«Итак, центробежное усилие, которое мы ощущаем, — это просто наша собственная инерция, стремящаяся двигаться прямо», — подытожила Сейдж, записывая это в свой маленький блокнот. Хлоя некоторое время наблюдала за ней, затем указала на красное ведро, стоявшее теперь на земле. «Хорошо, но когда ты перестала его раскачивать, какая невидимая сила притянула всю воду к земле?» Сейдж подняла взгляд от блокнота, новый вопрос вспыхнул в ее глазах.