2.144. Шар в струе воздуха

Чтобы привлечь внимание покупателей, в некоторых универмагах демонстрируют шар, висящий в струе воздуха. В этом нет ничего удивительного, если воздушная струя направлена вертикально вверх: давление воздуха на шар снизу уравновешивает силу тяжести. Однако покупателей больше привлекает устройство, в котором струя воздуха направлена под углом порядка 45° к вертикали. Как при этом удается удерживать шар? Почему, если толкнуть шар, он, частично выскочив из струи, возвращается обратно?

ОТВЕТ • Шар, висящий в струе воздуха, устойчив, поскольку он меняет направление воздушного потока. Если шар дергается вниз, будто пытаясь выскочить из струи, воздух обтекает шар сверху и устремляется вниз сначала вдоль поверхности шара, а затем струя отрывается и под некоторым углом устремляется вниз. Поскольку струя движется вниз, шар направляется вверх, обратно в струю. Неважно, что заставило шар попытаться покинуть струю, он отклоняет струю в том же направлении и, следовательно, вталкивается обратно. Чем легче шар, то есть чем меньше роль гравитации, тем под большим углом может быть наклонена струя.

Шар может висеть и в направленной вертикально вверх струе воды. Хотя шар прыгает и пытается выскочить из струи, он возвращается обратно. Единственное отличие в том, что теперь это струя воды, а не воздуха. Но и такую струю шар отклоняет, что объясняет его устойчивость.

Однажды мне попалась игрушка, состоящая из U-образной трубочки, одно из колен которой было коротким и узким. В узкое колено надо было дуть, и тогда легкий мячик, подхваченный струей воздуха, двигался вдоль всей трубки. Поднявшись, мячик проходил через другой открытый конец буквы U и втягивался обратно благодаря циркуляции воздуха. Цель игры — на одном дыхании как можно больше раз заставить мячик двигаться по всей трубочке туда-сюда.