Поэтому производителям самолетов не остается ничего другого, кроме как заботиться о герметичности пассажирского салона. Это — серьезная техническая задача. На высоте 12 000 метров, где давление составляет одну пятую часть давления на уровне моря, внутреннее давление стремится разорвать фюзеляж. Это давление приходится сдерживать, а также следить за тем, чтобы вся нагрузка на фюзеляж в полете не превышала безопасную допустимую. Если свести до минимума разницу давления снаружи и изнутри, фюзеляж может быть более дешевым и легким.
Для гражданских авиалайнеров это означает, что давление внутри самолета во время полета в постоянном режиме держится на нижнем возможном пределе — 2500 метров. Это максимальный уровень, который может вынести здоровый человек, не испытав побочных эффектов. Но физически слабые люди, пассажиры с заболеваниями дыхательной системы, а также те, кто во время ожидания в аэропорту злоупотребил спиртным, чувствуют себя плохо даже при таких условиях.
Есть еще одна проблема: не все аэродромы расположены на одинаковой высоте над уровнем моря. Возьмем крайний случай: полет из Хитроу в Англии в Ла-Пас в Боливии сопряжен с подъемом на 5200 метров над уровнем моря, где давление воздуха вполовину меньше, чем на уровне моря. В таких условиях невозможно поддерживать одинаковое давление на всем протяжении полета. Представьте, что произошло, если бы давление внутри и снаружи самолета было бы разным к моменту, когда открывают двери — зрелище получилось бы эффектным, но крайне нежелательным.
Что касается закладывания ушей, в наши дни давление внутри самолета «ради безопасности и комфорта пассажиров» незаметно снижают и по мере взлета за ним следит бортовой компьютер. Давление постепенно увеличивают (или, как в случае с рейсами в Ла-Пас и другие высокогорные аэродромы, снижают) при снижении, чтобы к тому моменту, когда самолет остановится на посадочной полосе, давление в салоне и за его пределами выровнялось. Обычно для ушей достаточно времени, чтобы приспособиться к нему, но если никакие средства не помогают, зажмите нос и медленно, но решительно наращивайте давление в носоглотке, пока не почувствуете, что оно выровнялось.
Терренс Холлингворт Бланьяк, Франция
Преимущество полетов на «Конкорде» заключалось в том, что фюзеляж этого самолета был особо прочным, предназначенным для больших высот, поэтому давление в салоне могло соответствовать давлению на высоте 900 метров над уровнем моря.
Артур Кокс Алтон, Гемпшир, Великобритания
Геометрический парадокс
Полагаю, автор вопроса видел на старинных картинах и гравюрах деревянные корабли с иллюминаторами (скорее всего, орудийными портами) квадратной или прямоугольной формы и задумался о том, почему на судах со стальным корпусом иллюминаторы круглые.
Когда корабли делали из дерева, их конструкционные элементы были волокнистыми и довольно гибкими (деревянные суда громко скрипели, так как дерево гнулось под напором волн). Однако дерево, особенно сырое, чрезвычайно устойчиво к напряжению усталости. Попробуйте сломать мокрый ивовый прутик, сгибая его в разные стороны, а затем повторите то же самое со стальным прутиком такой же толщины. Материалы на основе железа (в сущности, большинство металлов) подвержены кристаллическому разрушению в результате изменений в структуре частиц, вызванных постоянной сменой напряжений. Эффект проявляется по-разному, в зависимости от поперечного сечения, тепловой обработки, углеродного содержания и присутствующих в сплаве добавок.
Ближе к концу XIX века большинство торговых, а потом и военных судов начали строить с металлической обшивкой. Кораблестроители быстро обнаружили, что любые прямоугольные или квадратные отверстия в корабле, будь то на палубе (люки) или на боку (порты и иллюминаторы), являются источником усталости металла, которая прежде всего проявляется по углам. Корпус корабля буквально раздирает на части из-за циклов сгибания под действием волн; чем сильнее штормит море, тем выше напряжение.
Незадачливые матросы обнаруживали, что в самые страшные штормы их корабль просто разваливался на части. Поэтому кораблестроители придумали круглые иллюминаторы и скруглили углы палубных люков. Острых углов, в которых концентрировалось напряжение, на корабле не осталось.
Дэвид Лорд Олдершот, Гемпшир, Великобритания
В лепешку
Вы правы. Муха действительно останавливает поезд, но не целиком, а только маленькую часть, с которой соприкасается, да и то ненадолго.
Какими бы жесткими ни казались предметы, в какой-то степени они податливы. Так и ветровое стекло поезда, о которое ударяется муха, слегка прогибается назад. Эта частица поезда не только останавливается на миг, но и совершает движение в обратном направлении.
Для этого требуется значительная сила (все-таки стекло обладает жесткостью), но следует помнить, что в подобных столкновениях обычно участвуют силы большой величины.
Сила, с которой муха действует на поезд, имеет такую же величину, как и сила, с которой поезд действует на муху, — она довольно велика. Воздействуя на муху с незначительной массой, эта сила создает огромное ускорение. В сущности, ускорение мухи так велико, что на кратком участке пути, за время прохождения которого прогибается ветровое стекло, оно равно ускорению поезда.
Придав мухе эту скорость, ветровое стекло пружинит и возвращается на прежнее место, принимая обычную форму. Поскольку обратное движение происходит очень быстро и деформированная часть буквально рывком возвращается в прежнее положение, возникает вибрация, с помощью которой стекло восстанавливает форму. Так появляется звук, который мы слышим, когда муха ударяется о ветровое стекло.
Эта простая картина дополнена и усложнена такими факторами, как деформация тела мухи и влияние инерции на стекло, но она, тем не менее, демонстрирует основные действующие принципы.
Эрик Дэвис Перт, Западная Австралия
Автор вопроса прав, полагая, что в определенный момент муха неподвижна. Но в этот момент она не ударяется о переднюю часть поезда.
При соприкосновении ветрового стекла поезда с мухой (пренебрежем тем фактом, что поезд гонит перед собой стену воздуха) мухе придается ускорение, направленное вперед, к поезду. За очень краткий, но конечный период времени, который требуется поезду, чтобы преодолеть расстояние, равное длине тела мухи, муха сплющивается и приобретает ускорение. Таким образом, в момент, когда муха становится неподвижной, ее передняя часть процентов на десять успевает стать шлепком на окне поезда. При этом скорость поезда остается постоянной. К тому времени, как о стекло полностью разобьется остаток мухи, что при скорости 200 километров в час произойдет на 2 х 10-4 секунды позже, муха наберет ускорение в соответствии со скоростью поезда и будет продолжать двигаться вместе с ним в совершенно расплющенном виде.