Физика для чайников. Яйцо в стакане

Из опытов Якова Перельмана:

«Клоуны в цирках часто изумляют публику тем, что сдергивают скатерть с накрытого стола, но вся столовая посуда – тарелки, стаканы, бутылки – невредимо остается на своих местах. Здесь нет ни чуда, ни обмана, – это дело ловкости, которая изощряется продолжительным упражнением.
   Такого проворства рук вам, конечно, не достичь, – но проделать подобный же опыт в маленьком виде совсем не трудно. Приготовьте на столе стакан, до половины налитый водой, и почтовую карточку (еще лучше – половину ее); далее, попросите у старших ссудить вам для опыта широкое (мужское) обручальное кольцо и запасите яйцо, сваренное вкрутую, ради спокойствия хозяйки дома. Располагаете вы эти четыре предмета так: стакан с водой покрываете карточкой, на нее кладете кольцо, на которое опирается стоймя яйцо. Можно ли выдернуть карточку так, чтобы яйцо не покатилось на стол?
   На первый взгляд это так же немыслимо, как выдернуть скатерть, не уронив расставленной на ней посуды. Но вы осуществляете эту кажущуюся невозможность одним удачным щелчком по краю карточки: карточка вышибается и летит на другой конец комнаты, а яйцо… яйцо вместе с кольцом оказываются невредимы в стакане с водой, которая смягчает удар и охраняет скорлупу от поломки.
   Достигнув надлежащей ловкости, можно рискнуть проделать этот опыт и с сырым яйцом.
   Физическая причина этого маленького чуда кроется в том, что, вследствие кратковременного удара, яйцо не успевает получить от вышибаемой карточки сколько-нибудь заметной скорости, между тем как сама карточка, непосредственно получившая удар, успевает выскользнуть; оставшись без опоры, яйцо падает по отвесному направлению в подставленный стакан.
   На том же основан и следующий, еще более интересный опыт.»


Уважаемый читатель!
Комментарии к вышеописанному опыту, как говорится, излишни.
Его я проделывал не раз в юношеском возрасте. Гладкая картонка (или почтовая карточка) должна быть довольно плотной, чтобы не сильно прогибалась под весом кольца и яйца. Давление, оказываемое на поверхность картонки, приходится на малую площадь поверхности соприкосновения с кольцом и далее это давление передаётся на кромку стакана, у которой поверхность больше, но так же незначительна по сравнению со всей поверхностью картонки.
Если ухватить пальцами за кончик картонки и осторожно потянуть, то вся конструкция будет перемещаться вместе с картонкой, то есть трение сцепления картонки с кольцом не позволит вытащить её из-под яйца и кольца. Но можно попробовать выдернуть картонку сначала рывками, прилагая небольшие импульсные движения пальцами. Этот опыт поможет почувствовать момент инерции и сопротивление трению непосредственно вашей рукой – самым точным измерителем динамики движения при наличии давления и сопротивления трению. Ударом же резким и быстрым (например щелчком), передавая удивительным образом импульс на кромку картонки, вы легко выбиваете её из-под кольца, нарушая равновесие системы. Опора исчезает мгновенно, но атмосферное давление продолжает действовать на яйцо и кольцо, которые на какое-то короткое мгновение оказались в невесомости. Их вес (яйца и кольца) в это мгновение стали равны нулю. Если бы вместо яйца у вас был маленький воздушный шарик, он от воздействия передаваемого на него импульса через кольцо, возможно, полетел бы вверх и в ту же сторону, куда полетела картонка, а кольцо непременно упало бы в воду, налитую в стакан.
Вода, как более плотное и вязкое вещество в сравнении с воздухом, гасит противодавлением падение яйца и кольца в стакан, образуя всплеск, и погружение при обтекании водой происходит замедленно. Объём вытесненной воды по закону Архимеда пропорционален весу и объёму погруженных в него яйца и кольца.
Этот опыт показывает, что в Природе нет сил "тяготения" ("тяжести" или "гравитации"), но есть давление и противодавление, импульс и инерционность, передаваемые трением, которые управляют движением материальных тел в окружающей среде.