С 1955 г. в результате ядерных испытаний концентрация радиоактивного изотопа углерода (¹⁴С) в воздухе стала расти и увеличилась примерно в 10 раз к 1963 г., когда эти испытания в атмосфере были, наконец, запрещены.

Растения, «вдыхая» углекислый газ, содержащий радиоактивный изотоп, становились радиоактивными. Животные и люди питались этими растениями, замещая в себе нормальные атомы углерода изотопами ¹⁴С, ну, а не вегетарианцы ели ещё и мясо животных. С 1965 года процентное содержание ¹⁴С в воздухе постепенно стало падать (на 50 % каждые 11 лет), но многие из нас, особенно те, кто родился в период холодной войны, до сих пор носят в себе радиоактивные метки.

Однако эта трагедия человечества позволила учёным провести уникальные исследования - определить возраст отдельных клеток человека. Дело в том, что возраст клетки можно определить, если узнать возраст хромосом - генетического материала, находящегося в его ядре. А возраст хромосом можно узнать, если измерить процентное содержание в них ¹⁴С, ведь оно должно быть точно таким, каким было содержание ¹⁴С в воздухе при рождении данной клетки, так как хромосомы – это паспорт клетки, выданный ей на всю её жизнь.

Измеряя концентрацию ¹⁴С в хромосомах, группа учёных из США и Швеции показала, что некоторые части нашего тела гораздо моложе других. Так, например, мышцы 30-летнего человека оказались в два раза моложе его самого. В тех же экспериментах было установлено, что нервные клетки головного мозга имеют тот же возраст, что и человек. Поэтому мозг можно назвать компьютером, составные части которого никогда не обновляются.

Содержание углерода в эмали зубов (0,4 %) больше, чем в других тканях нашего организма. Поэтому, изучая процент ¹⁴С в эмали зуба можно с высокой точностью (±1,6 лет) определить дату рождения человека. Этот метод, в частности, был использован для определения возраста и идентификации жертв разрушительного цунами, произошедшего в Индийском океане 26 декабря 2004 года.

К счастью, этот метод определения возраста работает очень плохо для тех, кто родился после окончания холодной войны.

ПОЧЕМУ У БЕЛОГО МЕДВЕДЯ КОНЧИК НОСА ЧЁРНЫЙ?

Казалось бы, для того чтобы сделать себя невидимым на фоне снега, кончик носа белого медведя тоже должен быть белым. Неужели мы, наконец, столкнулись с небрежностью матери-природы, создавшей всё вокруг! Нет, и в этом случае всё было продумано до мелочей.

Обоняние служит вторым зрением для многих животных. Поэтому внешняя поверхность носа, органа обоняния, лишена волос, т.к. они бы затрудняли диффузию молекул к отверстиям носа и дальше внутрь к обонятельным рецепторам.

На лишённую волосяного покрова поверхность кончика носа падают ультрафиолетовые лучи, которые, как установлено, являются причиной многих раковых заболеваний. Чтобы защитить животных от этих последствий ультрафиолетового облучения Природа включила в состав кожи, покрывающей кончик их носа, меланин – тёмно-коричневое вещество, поглощающее ультрафиолет. В результате, бóльшая часть ультрафиолета, падающего на кончик носа, поглощается меланином, что значительно снижает риск заболеть раком. По этой же причине почти у всех собак кончик носа тоже тёмный

по материалам журнала New Scientist – 10/12/2005 с.97.

ЗАЧЕМ КОЖЕ НУЖЕН ЦВЕТ И ЗАГАР?

ЗАЧЕМ КОЖЕ НУЖЕН ЦВЕТ И ЗАГАР?

Когда мы выходим на улицу, то оказываемся в зоне риска. Ультрафиолетовое излучение, проникая в ядра наших клеток, способно вызвать мутации ДНК, которые через некоторое время могут привести к раковым заболеваниям кожи, например, меланоме. Кроме того, ультрафиолет разрушает фолиевую кислоту - один из элементов витамина В, без которой невозможно эмбриональное развитие человека. Другими словами, успешно размножаться человек при сильном ультрафиолете не способен.

В то же время, без определённой дозы ультрафиолета нам всё-таки не обойтись, так как с его помощью специальные клетки нашей кожи (кератиноциты) синтезируют витамин D, необходимый, например, для роста костей. Если витамина D мало, то дети болеют рахитом, у взрослых ломаются кости (остеопороз) и начинают крошиться и выпадать зубы.

Чтобы защититься от «лишнего» ультрафиолета, природа включила в кожу специальные клетки, меланоциты (melanocytes), которые синтезируют вещество черного цвета – меланин, способное поглощать ультрафиолетовое излучение. Меланоциты, находясь на границе верхнего слоя кожи, эпидермиса (epidermis) и собственно кожи (dermis) снабжают гранулами меланина все клетки эпидермиса (см. рисунок внизу).

Подпись к рисунку. Поперечный срез кожи, показывающий её верхний слой (EPIDERMIS) и собственно кожу (DERMIS). Видно, что меланоцит (MELANOCYTE) по-разному снабжает тёмными гранулами (Melanosomes), содержащими меланин, кожу африканцев (African), азиатов (Asian) и европейцев (European). Рисунок взят ЗДЕСЬ.

Чем ярче и дольше светит солнце, тем больше надо меланина, чтобы защититься от ультрафиолета. Поэтому у африканцев концентрация меланина в гранулах очень высока, и кожа от этого становится почти чёрной. Наоборот, у европейцев, которые не подвержены сильному ультрафиолету, концентрация меланина в гранулах мала, а кожа поэтому бледная.

Когда европеец выходит загорать и ультрафиолет начинает разрушать его кожу, меланоциты в ответ увеличивают производство меланина, и цвет кожи у европейца становится темнее. Так он может чуть-чуть защитить себя от «лишнего» ультрафиолета.

Однако, чтобы действительно защитить себя от солнечного ожога, пользуются специальными солнцезащитными кремами, поглощающими ультрафиолет. Каждый из таких кремов характеризуется, т.н., солнцезащитным фактором (sun protection factor, SPF), который говорит о том, во сколько раз дольше вы можете оставаться на солнце. Например, у человека с обычной кожей через 10 минут пребывания на солнце возникает ожог, но, если он обмажется кремом с SPF=15, то ожог проявится только через 150 мин. Однако для этого часто следует нанести на себя очень много крема – несколько грамм, а иногда и полтюбика на квадратный метр кожи.

Чтобы загореть без воздействия солнечных или ультрафиолетовых лучей чаще всего используют кремы или лосьоны, содержащие дигидрооксиацетон, который по своей химической структуре относится к сахарам. Дигидрооксиацетон бесцветен, но когда он взаимодействует с аминогруппами белков мёртвых клеток поверхностного слоя кожи (эпидермиса), то окрашивается в золотистый цвет загара. На эту химическую реакцию уходит пять-шесть дней. Эту реакцию часто называют реакцией карамелизации. Аналогичная реакция происходит, когда образуется блестящая коричневая корочка у белого хлеба.

К сожалению, загар-карамелька недолговечен и держится всего 2-3 недели, так как каждый день миллионы мёртвых клеток кожи отшелушиваются, и, в среднем, раз месяц мы обновляем всю поверхность нашей кожи. Поэтому, чтобы иметь устойчивый «карамельный» загар, необходимо наносить соответствующий лосьон каждые три дня. Кроме того, необходимо помнить, что лосьоны и кремы для загара не защищают от ультрафиолетового излучения, способного вызвать раковые заболевания кожи.

КАК ВДОХНУТЬ И ВЫДОХНУТЬ ОГОНЬ?

КАК ВДОХНУТЬ И ВЫДОХНУТЬ ОГОНЬ?

ВЫДЫХАТЕЛИ ОГНЯ

По легендам способностью выдыхать огонь обладали драконы, а цирковой аттракцион «выдыхание огня» (fire breathing) родился в Индии. Этот аттракцион, как утверждают его исполнители, не требует особых навыков, но считается самым опасным аттракционом, связанным с огнём. И не только из-за очевидной опасности ожогов.

Чтобы сделать трюк более безопасным, огненные факиры не рекомендуют использовать очень взрывоопасные виды горючих жидкостей, например, алкоголь или топливо на основе алкоголя, а также углеводородное топливо, полученное из нефти (бензин и т.п.). Вместо вышеперечисленных видов горючих жидкостей следует применять те, которые имеют высокую температуру самовоспламенения (flash point, FP) в смеси с воздухом. Для безопасных трюков необходимо, чтобы FP >50^oC. Этот параметр очень важен, т.к. показывает, при какой температуре может продолжаться горение воздушно-топливной смеси, если источник воспламенения (факел) убрать. Например, для бензина FP = -43^oC, а у дизельного топлива FP = 62^oC, у керосина FP = 38-72^oC, а у жидких парафинов FP = 90^oC. Поэтому «выдыхатели огня» чаще всего используют жидкие парафины, поджигая которые можно не опасаться, что произойдёт неконтролируемый взрыв горючей смеси.

Очень важным для выполнения этих трюков является направление ветра. Огненные факиры вообще боятся выполнять трюки при ветре, т.к. внезапная перемена ветра может направить огонь обратно в сторону «выдыхателя огня» и обжечь его. Поэтому выполнение этого трюка на движущемся колесе представляется уж очень опасным (см. фото внизу).

Исполнитель трюка набирает в рот горючую жидкость и выплёвывает её мельчайшими капельками так, как мы орошаем вещи перед их глажением, надувая щёки, как будто мы играем на трубе. Эту капельно-воздушную смесь он поджигает горящим факелом, который держит на вытянутой руке как можно дальше от себя. При этом необходимо как можно дальше выплёвывать горючую жидкость, чтобы она, воспламенившись от факела, не обожгла исполнителя, как это изображено на рисунке внизу.

Поэтому рот нужно открывать пошире, и тогда капли жидкости будут более крупными и лететь дальше. Иногда удаётся, выдыхая, создать медленно воспламеняющуюся смесь и так сильно и резко выдохнуть, что появившийся огненный шар отрывается от «огненного факира» (см. рисунок внизу).

«Выдыхатели огня» всё время носят с собой тряпку, которой вытирают лицо между трюками, стирая с кожи капельки горючей жидкости, которая может воспламениться при следующем трюке. Усы и борода исполнителя делают трюк более опасным, т.к. тряпочкой удалить горючую жидкость с волос полностью не удаётся, и эти волосы превращаются в готовый для воспламенения фитиль на лице.

Так как заглатывание некоторого объёма горючей жидкости практически неминуемо, то исполнители выпивают непосредственно перед трюком стакан молока, что создает, по их мнению, некую плёнку, защищающую слизистую желудка и пищевода. Каждый огненный факир должен быть готов, что после представления он окажется в больнице на операционном столе. Известно, что перед операцией всегда делают промывание желудка, и поэтому «выдыхатель огня» всегда выступает с пустым желудком.

Несмотря на все предосторожности, работа «выдыхателя огня» связана с большим риском и было много случаев, когда исполнители погибали прямо во время трюка, сгорая в пламени. Достаточно, ведь, просто, не удержавшись, сделать вдох в то время, когда огненный факел вырывается из рта. Кроме того, у многих огненных факиров возникают серьёзные ожоги, раковые заболевания и проблемы с зубами, лёгкими и желудком, вызванные отравлением горючими жидкостями. Кстати, «выдыхатели огня» подвергают риску не только себя, но и зрителей.

На рисунке сверху показаны три кадра киносъёмки, сделанные через 1/3 сек, показывающие, как распространяется волна огня при выдыхании горючей смеси. В принципе, из этих трёх кадров можно «выжать» какую-то интересную физику явления. Попробуйте!

ПОЖИРАТЕЛИ ОГНЯ

Пожиратели огня – это люди способные переносить дикую боль, т.к. никакого «холодного огня» они не используют, и ничего, кроме обычной слюны для тушения огня у них во рту нет. По воспоминаниям одного из пожирателей огня весь язык, глотка и губы этих факиров всегда покрыты волдырями от ожогов. Никаких законов физики для защиты от огня они не используют.

КАК МЫ ПЛАВАЕМ?

Если спросить у любого, как он плавает, то следует, по-видимому, ожидать два варианта ответов. В первом случае Вам начнут объяснять, каким стилем и как быстро они преодолевают водные преграды. Во втором – скажут, что садятся в лодку, катер или на корабль. Вряд ли среди спрашиваемых найдётся человек, который после Вашего вопроса станет объяснять физические основы нашей способности держаться на воде или вычислять коэффициент полезного действия гребцов в лодке. Попробуем сыграть роль такого человека – теоретика плавания и ответить на несколько вопросов, касающихся физической теории плавания.

Почему мы сразу не тонем?

Хорошо умеющих плавать обидит такая форма вопроса. Однако твёрдо установлено, что человек, оставшийся один-на-один с водной стихией далеко от берега, раньше или поздно всё равно утонет. Объясняют это тем, что у несчастного кончаются силы, и он перестаёт выполнять плавательные движения, за счёт которых он держится на поверхности воды. Как это ни обидно, но даже самые умные из нас примерно на 70 % состоят из обычной воды. Поэтому бытующее в народе мнение, что если человека сильно ударить, то от него «одно мокрое место» останется, имеет под собой вполне научную основу. Таблица 1 показывает, из чего мы состоим на самом деле и какая плотность этих составляющих нашего организма.

Таблица 1. Плотность тканей организма человека

	отношение массы ткани к массе тела в %	плотность ткани в 1000 кг/м3
мышцы	43	1,04
жир	14	0,92
кости	10	1,90
кровь	8	1,04

Большую часть нашего тела составляют мышцы. Так как их плотность больше, чем у воды, то при плавании они должны тянуть нас на дно. Ещё больше, как следует из таблицы 1, нас тянут на дно наши кости. Кажется, что только жировая прослойка может спасти нас от быстрой гибели. Однако, это не совсем верно.

Внутри каждого человека есть воздушный мешок – лёгкие. Объём воздуха в лёгких человека может изменяться от 1 литра (при глубоком выдохе) до 6 литров (при глубоком вдохе). Так как плотность воздуха приблизительно в 800 раз меньше, чем у воды, то каждый литр воздуха в наших лёгких по закону Архимеда создаёт подъёмную силу около 9,8 Н. Соответственно, плотность тела человека, ρ_Ч изменяется от 940-990 кг/м³ при полном вдохе до 1010-1070 кг/м³ при полном выдохе.

Голова - всему помеха!

Оценивая плавучесть человека, необходимо учитывать, что голова человека, объём которой составляет около 7 % объёма его тела, всегда должна находиться над поверхностью воды. Пусть человек в воде занимает вертикальное положение. Легко показать, что в таком случае будет справедливо следующая формула для отношения абсолютных величин архимедовой силы (F_А) и силы тяжести (F_G), действующих на человека в воде:

(1)

где ρ_В и ρ_Ч – плотность воды и человека, соответственно.

Рисунок 1. Изменение положения тела из горизонтального (верх) в вертикальное (низ) под действием силы тяжести, F_G и выталкивающей архимедовой силы, F_А.

Из (1) следует, что даже при самом глубоком вдохе архимедовой силы не хватит для полной компенсации силы тяжести плывущего человека. Но даже, если бы архимедова сила была бы равна весу человека, он бы не смог неподвижно так, как это изображено на верхней части рисунка 1, лежать в воде, находясь в горизонтальном положении. Это вызвано тем, что архимедова сила (F_А) и сила тяжести (F_G) приложены к разным точкам тела. F_А приложена в центре масс вытесненной телом жидкости (т.А на рисунке 1), а точка приложения F_G является центром масс тела и расположена чуть ниже пупка (т.G на рисунке 1), которая из-за наличия воздуха в лёгких находится всегда дальше от головы, чем т.А. В результате, F_A и F_G образуют пару сил, которая вращает тело в вертикальной плоскости, пока оно не примет вертикальное положение.

Легко ли плыть в вертикальном положении?

Итак, если считать, что в Вас достаточно жира и воздуха, чтобы сразу не утонуть, то можно утверждать, что вскоре после того, как Вас бросят в воду, Вы примете вертикальное положение. Однако, каждому ясно, что плыть вперёд, находясь в вертикальном положении, очень трудно – мешает огромное сопротивление жидкости, которое, как известно, пропорционально площади поперечного сечения двигающегося тела. Интересно, что одним из требований, предъявляемых к пловцам первого разряда на флоте царской России, было умение проплыть стоя, без помощи рук 20 сажень (1 морская сажень = 1,83 м). Оценка показывает, что площадь поперечного сечения тела человека на уровне пояса почти в 10 раз меньше, чем аналогичная, но сделанная вдоль его позвоночника. Поэтому перед тем, как плыть, лучше всё-таки принять горизонтальное положение. Обычно это делают просто, болтая ногами.

Что мешает болтать ногами?

Найдём силу F, действующую на тело при его движении в воде со скоростью V. Силы сопротивления жидкости или газа движению тел зависят от их скорости. При малых V почти все частицы перед движущимся на них телом имеют достаточно времени, чтобы отойти в сторону, не приобретая при этом импульса в направлении V. При такой малой скорости, только те частицы, которые коснулись тела, обретают его скорость. Эти сдвинутые с места частицы, двигаясь вместе с телом, будут в свою очередь увлекать очень тонкий слой жидкости, с которым они тесно связаны. Чем крепче связаны между собой слои жидкости или, что одно и то же, чем больше её вязкость, тем больше сила сопротивления, действующая на тело. В этом случае сила сопротивления прямо пропорциональна величине V, среднему размеру тела в плоскости, перпендикулярной V, и вязкости жидкости. Точную формулу для силы сопротивления F при малых V можно получить, например, для тела, имеющего форму шара. Эта формула, получившая название «формула Стокса», имеет вид:

F = 3ηπDV, (2)

где D – диаметр шара, а η- коэффициент вязкости, равный для воды 0,001 Па_.с. Таким образом, если скорость движения тела невелика, то на него будет действовать сила, прямо пропорциональная величине скорости и обратная по направлению.

Пусть теперь скорость тела возросла, и частицы жидкости, находящиеся на его пути, уже не успевают отходить в сторону и увлекаются вперёд. В этом случае за t секунд тело успеет натолкнуться на массу жидкости, равную VtSρ_В, где S – площадь поперечного сечения тела в направлении, перпендикулярном V. Всей этой массе жидкости тело сообщит скорость V и импульс V²tSρ_В. Поэтому силу сопротивления F₁, действующую на тело со стороны жидкости при больших скоростях, которую часто называют силой «лобового сопротивления», можно вычислить по следующей формуле:

F₁ = V²Sρ_В. (3)

Конечно, и при больших скоростях некоторая часть силы сопротивления зависит от вязкости и её можно вычислить, используя выражение (2). Чтобы оценить, как изменяется вклад «вязких» сил сопротивления с увеличением скорости тела, найдём отношение F₁ к F для шара с диаметром D, используя выражения (2) и (3):

(4)

Выражение DVρ_В/η, являющееся безразмерной величиной, называется числом Рейнольдса, Re. Из (4) следует, что при Re > 100 вязкостью среды можно пренебречь, а силу её сопротивления вычислять по формуле (3). Наоборот, при малых числах Рейнольдса (Re << 1) следует учитывать только вязкость жидкости, а вычисление силы проводить по формуле (2).

Русалка с ластой и число Рейнольдса

После такого отступления в область гидродинамики вернёмся к задаче о том, каким образом нужно болтать ногами, чтобы перевести наше тело из вертикального положения в горизонтальное? Чтобы упростить задачу, будем считать, что мы используем для этого одну ласту, одетую на обе ноги, как у русалки, а тело русалки заменим полузатопленным поленом, к нижнему концу которого прикреплена подвижная ласта с поверхностью S, способная двигаться в горизонтальном направлении (см. левую часть рисунка 2). Будем также считать, что ласта не деформируется при движении, а её масса пренебрежимо мала, по сравнению с массой полена, чтобы не учитывать перемещений суммарного центра масс при изменении положения ласты относительно полена.

Рисунок 2. Модель русалки (слева), пытающейся перейти из вертикального положения в горизонтальное, двигая ластой. Справа показаны графики изменения скорости ласты, V от времени при симметричном (верх) и несимметричном (низ) движении.

Пусть частота болтания ластой составляет 1 Гц, а размах её движений – 0,25 м. Тогда средняя скорость её движения будет равна 0,5 м/с. Считая, что «размер» ласты около 0,2 м, а вязкость воды – 0,001 Па_.с, получаем Re = 100000. Таким образом, при болтании ногами "вязкими" силами можно пренебречь, а силу сопротивления надо вычислять, используя формулу (3).

Симметрично или нет?

Пусть сначала график изменения скорости ласты от времени выглядит симметрично, т.е. скорость и интервалы движения ластой влево и вправо одинаковы. Очевидно, что в этом случае и сила сопротивления воды, а также её средний импульс при движении влево и вправо тоже будут одинаковы, а значит, тело русалки так и останется вертикальным.

Попробуем теперь двигать ласту влево с большей скоростью, V₁, чем вправо, V₂ (см. нижний график на рис.2). Так как расстояния, проходимые ластой при её движениях влево и вправо, должны быть равны, то V₁t₁ = V₂t₂ , где t₁ и t₂ – длительности движения ласты влево и вправо, соответственно. Легко показать, что при таких «несимметричных» движениях ласты средняя сила, F_ср , действующая на русалку и направленная вправо, будет равна

(5)

Таким образом, любые повторяющиеся несимметричные движения ластами приведут к тому, что мы примем горизонтальное положение и поплывём.

А если мы оказались в бочке с мёдом?

Вязкость мёда в 10000 раз больше, чем у воды. Поэтому двигать ластами, находясь в бочке с мёдом, очень трудно. Даже, если предположить, что скорость наших движений в таких условиях уменьшится только в 10 раз (с 0,5 м/с до 0,05 м/с), то отношение силы лобового сопротивления к вязкой силе, вычисленное по формуле (4), составит менее 1/10. Это значит, что основными силами, действующими при движении ласты в мёде, являются силы вязкости. Попробуем теперь получить выражение для F_ср, аналогичное (5), используя формулу (2) для несимметричных движений. Как легко показать, при любых V₁ , t₁ и V₂, t₂, для которых справедливо равенство V₁t₁ = V₂t₂, средняя за цикл сила, действующая на ласту, будет равна нулю. А это значит, что в очень вязкой жидкости, где число Re <<1, плавать надо не так, как в воде, а по-другому.

Большие трудности малых существ

Как следует из формулы (4), очень малые существа, даже плавая в воде, могут сталкиваться с такими же трудностями, что и мы в воображаемом медовом озере. Известно, что бактерии, размер которых составляет около 1 мкм, плавают в воде со скоростью 0,1 мм/с. Легко посчитать, что число Рейнольдса для таких движений бактерий близко к 10^-4, заставляя их использовать при плавании только силы вязкого трения. Каким же образом двигают бактерии своими жгутиками, чтобы сдвинуться с места?

Диаметр жгутика чуть больше 100 ангстрем и он, конечно, лишён мускулатуры. Поэтому бактерия не может по своему желанию согнуть жгутик или пустить вдоль него волну деформаций, как делают змеи или некоторые рыбы для своего движения. Единственное, что может делать бактерия – закручивать его вдоль оси, как штопор. Для этого в месте соединения жгутика с телом бактерии есть специальный молекулярный моторчик – предмет исследования многих учёных, которые до сих пор до конца не знают, как он работает. Бактерии вращают жгутиком с частотой несколько Гц, часто меняя направления движения (рис.3).

Рисунок 3. Фото бактерии кишечной палочки (слева) и схематическое изображение принципа её движения – вращение жгутиком, как штопором. Стрелкой на рисунке слева указан один из жгутиков.

Все знают, что круговые движения штопора продвигают его либо вперёд, либо назад, в зависимости от того, против или по часовой стрелке мы крутим. То же самое происходит и с бактерией, когда она крутит свой жгутик. Он «вкручивается или выкручивается» из жидкости, которая для него является очень вязкой (Re < 10^-5), двигая бактерию вперёд или назад.

Как плыть быстрее?

Для этого необходимо не только изо всех сил двигать руками и ногами в определённой последовательности, но и ориентировать своё тело так, чтобы испытывать минимальное сопротивление воды. Согласно формуле (3), сила сопротивления воды пропорциональна площади поперечного сечения S, но это выражение даёт завышенное значение для F₁, так как не все частицы воды при столкновении с телом приобретут его скорость. Однако формулой (3) можно пользоваться, если выражение в её правой части умножить на безразмерный коэффициент, C_D – коэффициент лобового сопротивления:

(6)

При этом, как показывают эксперименты, C_D сильно зависит от формы тела, как это показано на рисунке 4.

Рисунок 4. Линии тока жидкости при обтекании диска (верх), шара и каплевидного тела одной и той же площади поперечного сечения. Справа приведены соответствующие значения для C_D. Re = 100000.

Большие различия в C_D возникают из-за того, что вода по-разному обтекает эти тела. За диском и шаром, например, образуется зона вихрей. А это значит, что, двигая их вперёд, мы должны тратить энергию не только на вязкое трение, но и на энергию возникающих за ними вихрей. В отличие от шара и диска, за каплевидным обтекаемым телом вихри почти не образуются, и поэтому сила сопротивления воды для движения такого тела меньше, хотя его площадь поперечного сечения такая же.

Как плавают рыбы?

Число Рейнольдса для небольших рыб составляет более 100, поэтому вращать «штопор», как это делают бактерии, им не выгодно. Рыбы используют, по крайней мере, два типа плавания – волнообразные движения всего тела или движения хвоста (рис.5). Рыбы, имеющие змееобразную форму (например, угорь), используют первый тип плавания, изгибая тело так, что его изгиб движется от головы к хвосту, отталкивая назад воду, в результате чего рыба движется вперёд. При втором типе движения воду отталкивает назад быстро распрямляющийся хвост рыбы.

Рисунок 5. Два вида плавания рыб – волнообразное (верх) и использующее только движение хвоста (низ). На обоих рисунках (справа налево) показана последовательность изображений рыбы при движении.

Неразгаданные загадки плавания меч-рыбы и дельфина

Учёные до сих пор не могут ответить на вопрос, как многие рыбы и дельфины умудряются двигаться в воде со скоростями, недоступными иногда даже для птиц, летящих в воздухе. Меч-рыба, например, плывет со скоростью до 130 км/ч; тунец – 90 км/ч. Если изготовить муляж меч-рыбы и определить коэффициент лобового сопротивления, C_D, то окажется, чтобы набрать такую скорость, рыбе необходимо развить мощность автомобильного мотора - порядка 100 лошадиных сил. Энергия живых существ – это энергия окислительных процессов. Но рыбы - существа холоднокровные, их температура немного выше температуры воды, в которой кислород, кстати, растворен в очень небольшом количестве. Поэтому такие мощности для них, просто, недостижимы! Остается предположить, что рыбы каким-то образом "умеют" очень сильно снижать сопротивление воды.

При быстром движении обычного предмета через воду вихри образуются только позади тела. Согласно закону Бернулли, давление в них падает, что оказывает на тело тормозящее действие. Одна из гипотез, объясняющих резкое снижение сопротивления воды у меч-рыбы, состоит в том, что меч, находящийся впереди, служит генераторами вихрей, которые переходят с меча на тело рыбы. В результате, рыба движется через воду, со всех сторон окружённая вихрями – областями низкого давления, что соответствует чрезвычайно низкому сопротивлению движения. Такого же эффекта можно достичь, если поверхность тела сделать шероховатой, возмущая пограничный слой между жидкостью и телом и превращая течение в вихревое (турбулентное) по всей поверхности контакта. Какой из этих механизмов уменьшения C_D реализуется у меч-рыбы и дельфинов учёные до сих пор не знают.

Почему щука всегда догонит карася?

Общеизвестна поговорка "На то и щука в море, чтобы карась не дремал". Каждому ясно, что щука всегда догонит карася, если он, конечно, не успеет где-нибудь спрятаться. Да и не только карася, а любую мелкую рыбешку. Но, почему максимальная скорость у крупной рыбы больше, чем у мелкой?

Согласно (6), сила сопротивления, которую преодолевает рыба, двигаясь в воде, при одинаковой форме тела пропорциональна площади поперечного сечения рыбы S и квадрату скорости ее движения, V². Поэтому выражение для мощности N, которую затрачивает рыба при движении, имеет вид

N = k₁V³, (7)

где k₁ = ½C_DSρ_В.

Оценим, как связаны между собой максимальная мощность, развиваемая мышцей животного и её размеры. Известно, что максимальная сила каждой мышцы пропорциональна площади её поперечного сечения, а именно, каждый см² мышцы способен развить силу около 50 Н. Мышца, развивая силу, укорачивается, и максимальная величина этого укорочения не может быть больше 50% её исходной длины. Таким образом, укорочение мышцы пропорционально её длине. Значит, максимальная работа, производимая каждой мышцей и равная произведению максимальной силы на максимальное укорочение, должна быть пропорциональна ее объему. Так как механизм сокращения всех мышц одинаков, то и максимальная мощность также должна быть пропорциональная объёму мышцы.

Рисунок 6. Две подобные меч-рыбы разных размеров, для которых проводится оценка максимальной скорости плавания.

Если считать, что большие и маленькие рыбы подобны, как это изображено на рисунке 6, используют один и тот же стиль плавания и аналогичные мышцы, то максимальная мощность N, развиваемая этими рыбами должна быть прямо пропорциональна объёму мышц, занятых в движении. А так как все рыбы мы считаем подобными, то максимальная мощность должна быть прямо пропорциональна объёму Q каждой рыбы

N = k₂Q, (8)

где k₂ - постоянный коэффициент, зависящий от стиля плавания и типа рыбы. Приравнивая (7) и (8), получаем

(9)

где C₂ - коэффициент, не зависящий от размеров рыбы. Пусть V₁, V₂, Q₁, Q₂, S₁, S₂ - скорости, объемы и площади поперечного сечения большой и маленькой рыб соответственно. Тогда из (9) можно получить

(10)

Считая формы большой и маленькой рыб подобными, а их длины равными L₁ и L₂, можно утверждать, что Q₁/Q₂ = (L₁/L₂)³ , а S₁/S₂ = (L₁/L₂)². Поэтому выражение (10) можно переписать в виде

(V₁/V₂)³ = L₁/L₂. (11)

Если учесть, что длина тела щуки около 1 м, а карася - 0,1 м, то перспектива карасю попасть в пасть щуки обрисовывается вполне четко. Рост известных пловцов тоже выше среднего, как и у баскетболистов. Например, рост многократного чемпиона плаванию Александра Попова 197 см. Очевидно, успехи этих «гулливеров» в плавании можно объяснить так же, как и историю со щукой и карасём.

Почему мелкие рыбы ходят косяками?

В косяке все рыбы движутся в одном направлении друг за другом. При этом количество рыб в косяке может быть от нескольких штук до миллионов. Плыть в косяке не только безопаснее, но и энергетически выгоднее, если держаться точно за виляющим впереди хвостом, который оставляет после себя завихрения, подталкивающие вперёд плывущих сзади (рис.7). Двигаться так, чтобы оказаться точно между двумя завихрениями, оставленными впереди плывущей рыбы, помогают специальные рецепторы боковой линии – высокочувствительные датчики давления.

Рисунок 7. Косяк мелкой рыбы (верх) и кольца завихрений в нём (низ), облегчающ

ПРАВИЛЬНО ЛИ МЫ ХОДИМ?

ПРАВИЛЬНО ЛИ МЫ ХОДИМ?

Многие, путешествуя по Африке и Азии часто бывают поражены, увидев женщин, несущих на голове грузы огромных размеров. Нередко вес такой поклажи достигает 70 % веса человека. Естественно, что поднять себе на голову такую ношу женщина без посторонней помощи не может, и поэтому довольно часто можно увидеть, как двое еле-еле поднимают груз, который после этого одна с легкостью уносит. Неужели, действительно, им легче переносить грузы на голове?

Известно, что показателем энергетических затрат человека может служить скорость потребления им кислорода, при этом один литр израсходованного кислорода соответствует энергии, равной 20,1 кДж. В опытах на добровольцах было установлено, что при обычном способе ношения груза (за спиной) потребление кислорода растет пропорционально увеличению ноши так, что груз, равный 50 % веса тела носильщика, увеличивает на 50 % его энергетические затраты. Такая же зависимость имела место и в тех случаях, когда добровольцев просили переносить груз на голове, чему их раньше не обучали.

Каково же было удивление ученых, когда они обнаружили, что африканские женщины при переносе 50 %-ного груза на голове увеличивают потребление кислорода лишь на 30 % ! Почему это происходит?

Ответить на этот вопрос помогли наблюдения. Обычная для тех мест картина. Женщина возвращается домой с наполненным до краев ведром на голове. Как это ни удивительно, но вода не расплескивается по дороге. А это значит, что при движении отсутствует (или почти отсутствует) вертикальный компонент ускорения. Следовательно, и центр тяжести африканской женщины вместе с грузом не движется в вертикальном направлении.

Схематическое изображение шагающего человека и соответствуюшие изменения высоты его центра тяжести (пунктирная линия).

Известно, что при обычной ходьбе высота центра тяжести претерпевает заметные колебания (см. рисунок сверху), периодически поднимаясь и опускаясь на несколько сантиметров. Естественно, что на такие никому не нужные колебания центра тяжести мы вынуждены затрачивать значительную энергию. Поэтому такой (обычный для нас) способ ходьбы можно сравнить с ездой начинающего автолюбителя, который, пытаясь сохранить постоянную среднюю скорость движения, попеременно нажимает то на педаль газа, то на тормоз, расходуя в результате гораздо больше топлива. В отличие от этого, у многих жителей стран Азии и Африки выработалась такая походка, при которой они удерживают свой центр тяжести на постоянной высоте, что значительно уменьшает их энергетические затраты при ходьбе.

Для тех, кто ходит обычным образом, не заботясь о поддержании центра тяжести на постоянной высоте, учёные придумали специальное устройство, которое преобразует часть энергии наших вертикальных перемещений в электрическую энергию. Это устройство легко помещается в небольшой рюкзак и представляет собой электрогенератор, который начинает работать, когда его трясут с небольшой частотой вверх – вниз – вверх –вниз. При обычной ходьбе мощность такого генератора составляет около 7 Вт, что вполне достаточно, например, для подзарядки любых мобильных телефонов.

როგორ მუშაობენ ანტისტატიკები?

КАК РАБОТАЮТ АНТИСТАТИКИ?

Электрический заряд на одежде, коврах, покрывалах и т.п. возникает после контакта этих предметов с другими, а иногда и, просто, со струями воздуха. Происходит это следующим образом. На поверхности тел всегда присутствует заряженная "пыль", состоящая из микрочастиц и ионов. Структура и знак заряда этой пыли зависит от материала, из которого сделано данное тело. При соприкосновении двух различных тел пыль может переходить с одного тела на другое, в результате чего тела становятся противоположно заряженными. Интенсивное трение одного предмета о другой усиливает этот эффект, который называют трибоэлектрическим («трибо» означает трение).

При нормальных атмосферных условиях натуральные волокна (из хлопка, шерсти, шёлка и вискозы) являясь гидрофильными, содержат достаточно много влаги и поэтому слегка проводят электричество. Когда натуральные волокна касаются или трутся о другие материалы, на их поверхностях тоже появляются избыточные электрические заряды, но на очень короткое время, т.к. эти заряды сразу же стекают обратно по электропроводящим волокнам ткани.

В отличие от натуральных волокон синтетические волокна (полиэфирные, акриловые, полипропиленовые) гидрофобны и хуже, чем натуральные, проводят электричество при тех же атмосферных условиях. Поэтому при контакте синтетических материалов друг с другом они заряжаются противоположным зарядом, а потом прилипают друг к другу, создавая иногда неудобства и неприятные ощущения. Кстати, волосы по структуре очень близки к синтетическим волокнам и тоже гидрофобны. Поэтому при контакте, например, с расчёской они заряжаются электричеством и начинают отталкиваться друг от друга, что и показано на рисунке вверху.

Чтобы избавиться от электростатического заряда на поверхности одежды или другого предмета, можно смазать его гигроскопическим веществом, которое удерживало бы влагу и этим увеличивало поверхностную электропроводность предмета. В результате, электрический заряд на таком предмете при соприкосновении с другими не будет возникать. Гидрофильность поверхности можно увеличить, смазав её поверхностно-активными веществами, молекулы которых похожи на мыльные молекулы – одна часть очень длинной молекулы заряжена, а другая нет. Кроме того, такие молекулы увеличат поверхностную электропроводность, а значит, уменьшат поверхностный электростатический заряд на поверхности. Все эти вещества являются антистатиками. Кстати, антистатиком является и обычная угольная пыль или сажа, которая, как известно, тоже хорошо проводит электричество. Поэтому, чтобы избавиться от статического заряда, в состав пропитки ковролиновых покрытий и обивочных материалов включают, так называемую, ламповую сажу. Для этих же целей в состав материалов из синтетических волокон включают до 3% натуральных волокон, а иногда и тонкие металлические нити.

по материалам журнала New Scientist от 23 февраля 2002 г. (с.109) и статьи Богданова К.Ю. Физика стирки и чистки. Физика (ПС), №1, 2007, с. 31-36.

ლოტოსის ეფექტი - რატომ არ უსველდება ფრთები პეპელას

ПОЧЕМУ ЛИСТЬЯ ЛОТОСА ВСЕГДА ЧИСТЫЕ?

Лотос - одно из прекраснейших водных растений на нашей планете. Его цветки не только изумительно красивы, но и чисты даже тогда, когда вода вокруг мутная и грязная. Листья и цветки не смачиваются водой, поэтому капли воды скатываются с них, как шарики ртути, смывая всю грязь. Эту способность лотоса к самоочищению называют "эффектом лотоса".

Подпись к рисунку 1. Видно, что капелька воды, скатываясь с листа лотоса, оставляет за собой чистую полосу, становясь светло-коричневой от собранной грязи.

Даже каплям клея и мёда не удаётся удержаться на поверхности листьев лотоса. Кстати, такими же уникальными свойствами обладают не только листья лотоса, но и многих других растений, в частности, обыкновенной капусты.

Причиной того, что листья лотоса не смачиваются водой, является необычная структура их поверхности. Оказалось, что вся поверхность листьев лотоса густо покрыта микропупырышками высотой около 10 мкм, а сами пупырышки, в свою очередь, покрыты микроворсинками ещё меньшего размера (см рисунок внизу).

Подпись к рисунку 2. В верхней части рисунка показана микрофотография поверхности листа лотоса, а в нижней - размеры пупырышков (10 μm=10 мкм) и микроворсинок (1 μm=1 мкм).

Капля воды, попав на поверхность листа лотоса, похожую на массажную щётку, не проникает между микропупырышками, так как этому мешает высокое поверхностное натяжение жидкости. Ведь для того, чтобы проникнуть между микропупырышками, капле надо увеличить её поверхность, а это энергетически не выгодно. Поэтому капля «парит на пуантах», между которыми находятся пузырьки воздуха, а это значительно уменьшает силы адгезии между каплей и поверхностью листа лотоса. Это значит, что капле становится невыгодно растекаться и смачивать «колючую» поверхность листа лотоса, и она сворачивается в шарик, как это изображено на рисунке внизу.

Подпись к рисунку 3. Схематическое изображение капель воды на поверхности листа лотоса. Капли НЕ растекаются по верхности.

Поверхность листа лота аналогична массажной микрощётке и уменьшает адгезию (прилипание) не только капель воды, но и любых частичек размером более 10 мкм, так как они, попадая на неё, касаются такой поверхности лишь в нескольких точках. Поэтому частички грязи, оказавшиеся на поверхности лотоса либо сами сваливаются с него, либо увлекаются скатывающимися каплями воды, адгезия к которым у них гораздо больше, чем к колючей поверхности листа. Похожим образом устроена поверхность крыльев бабочек и многих других насекомых, для которых защита от избыточной воды жизненно необходима: намокнув, они потеряли бы способность летать.

ЯЙЦО: ФИЗИКА И ХИМИЯ В СКОРЛУПЕ

Какое из двух сталкиваемых одинаковыми частями «пасхальных» яиц должно разбиться: ударяемое (неподвижное) или ударяющее (движущееся равномерно)? С этой задачи о двух яйцах начинается изумительная книга Я.И. Перельмана «Занимательная механика». Конечно, в соответствии с принципом относительности движения Галилея результат столкновения не должен зависеть от того, какое из яиц мы будем считать неподвижным, связав с этим яйцом СВОЮ систему координат. Поэтому, основываясь только на том, какое из яиц движется, а какое неподвижно, невозможно предсказать результат их столкновения.

Почему яйца не ломаются под курицей-наседкой? Хрупкость яиц кажется до того очевидной, что даже вошла в некоторые пословицы, например, «Не храни все яйца в одной корзине». Но, если бы яйца, действительно, были бы такими хрупкими, то почему, курица-наседка с массой около двух килограммов, сидящая на них почти три недели, никогда не ломает их? Сначала посмотрим, как курица организовала кладку яиц. Оказывается, что все яйца в мягкой подстилке (соломе) ориентированы острым концом вверх, и ни одно не лежит на боку. Так же, вертикально, ориентированы яйца в специальных картонных контейнерах, когда мы их покупаем в магазине. Всё это говорит о том, что сломать сырое яйцо, прикладывая силу между тупым и острым его концами, гораздо тяжелее, чем сжимая его с боков. Те, кто не боится запачкать руки, может убедиться в этом сам.

Окончательно убедиться в крепости яичной скорлупы поможет следующий эксперимент. Возьмём два сырых яйца, в концах аккуратно просверлим дырочки (с помощью иголки или тонкого сверла) и через них выльем содержимое яиц наружу. К боковой поверхности каждого яйца приклеим липкую ленту так, чтобы она шла вдоль его экватора, разделяющего яйцо на два полушария – с тупым и острым концами. Липкая лента нужна для того, чтобы полушария не треснули, когда мы будем отделять их одно от другого. Потом надо взять что-то очень острое (скальпель, нож или бритву) и разрезать пару пустых яиц по средней линии липкой ленты. Итак, мы получили четыре пустых яичных полушария. Положим их на ровную поверхность стола полюсами вверх (обрезанными краями вниз) так, чтобы они образовывали квадрат со стороной 15 см.

А теперь аккуратно положим на них книгу, потом ещё одну и ещё... Оказывается, что «яичные» опоры не так хрупки, как казалось раньше, и уж, конечно, могут выдержать вес большой курицы. Почему?

Объяснить, почему яйцо тяжело сломать, прикладывая силу к концам, помогает закон Лапласа – результат баланса сил, приложенных к элементу скорлупы и описывающий, как зависит напряжение, T (отношение силы, сжимающей скорлупу, к площади её поперечного сечения) в искривлённой части скорлупы от внешнего давления (P), радиуса кривизны её поверхности (R) и толщины скорлупы (h) :

В середине яйца, где поверхность близка к цилиндрической, внешнее давление вызывает напряжение скорлупы, по крайней мере, в два раза большее, чем в том случае, когда такое же давление действует на «сферические» концы яйца. Кроме того, из закона Лапласа следует, что острый конец яйца, имеющий меньший радиус кривизны, гораздо более прочен, чем тупой.

Поэтому на «пасхальных яичных турнирах» противника надо бить острым концом, предварительно убедив его защищаться тупым. Закон Лапласа объясняет, почему крыши многих величественных зданий имеют форму «яичных» полушарий. Сферические купола позволяют в два раза увеличить запас прочности конструкций, по сравнению с цилиндрическими той же толщины.

Как отличить варёное яйцо от сырого? Представим себе, что мы положили варёное яйцо в холодильник среди сырых, а потом забыли его положение в контейнере. Самый простой способ определить, какое из яиц варёное – положить его на стол, раскрутить и отпустить, следя за тем, сколько оборотов оно совершит до полной остановки. Сырое яйцо никогда не совершит больше двух оборотов, а вот, варёное – может сделать даже десять оборотов. Происходит это из-за того, что, вращая сырое яйцо, вы, вообще говоря, вращаете только его скорлупу и ближайший к ней слой жидкости внутри яйца. Силы вязкого трения содержимого сырого яйца оставляют практически неподвижным центральную часть яйца при вращении его скорлупы. А потом, когда мы перестаём вручную крутить яйцо, оставляя его крутящимся на столе, те же силы вязкого трения сразу начинают тормозить вращение наружных частей жидкости и скорлупы по отношению к центральным. В результате, под действием сил вязкого трения и трения скольжения между яйцом и столом яйцо останавливается, сделав не более двух оборотов. В варёном яйце под скорлупой находится твёрдый гель, и когда мы отпускаем закрученное варёное яйцо, то оно движется целиком, и тормозят его вращение только силы трения скольжения о поверхность стола. Поэтому и вращается варёное яйцо дольше сырого.

Как отличить тухлое яйцо от свежего? Масса среднего свежего яйца – 58 г, а его объём – 53 см³. Поэтому удельная масса свежего яйца – 1090 кг/м³. Таким образом, свежее яйцо должно быстро тонуть в чистой воде. Если сделать трещину в скорлупе и оставить его в тепле, то скоро оно протухнет. Процессы гниения, которые мы запустили, приводят к накоплению в яйце различных газов и их диффузии наружу, а это – к уменьшению массы яйца. В результате, тухлые яйца, либо очень медленно опускаются на дно стакана, наполненного водой, либо вообще всплывают.

В некоторых странах Ближнего Востока, где хозяйкам тяжело достать простейшие измерительные приборы (меры массы и объема), способность свежих яиц опускаться на дно в сосуде, наполненном водой, используется для создания «стандартного» рассола для консервации свежих овощей. Хозяйки опускают в кастрюлю с водой свежее яйцо и добавляют в неё соль до тех пор, пока яйцо не начинает всплывать (около 14 г на 100 мл раствора). Эту концентрацию рассола ближневосточные хозяйки и выбрали в качестве стандартной.

Как устроена скорлупа, и как от неё легче очистить варёное яйцо? Толщина скорлупы – около 0,3 мм, а её средняя площадь – 70 см². Скорлупа сделана из карбоната кальция (CaCO₃), одного из самых распространённых минералов земной коры. Мел, которым мы пишем на доске, тоже карбонат кальция. Скорлупа яйца содержит около 10000 микроскопических пор, необходимых для того, чтобы развивающийся в яйце зародыш мог дышать. Через них яйцо обменивается газами с окружающим воздухом - кислород входит в яйцо, а углекислый газ выходит. Эти поры можно легко увидеть на поверхности скорлупы через увеличительное стекло. Ну, а если вы понаблюдаете за поверхностью яйца, опущенного в воду, то увидите, что при нагреве воды, задолго до кипения во многих местах на скорлупе появляются пузырьки газа, которые, увеличиваясь в объёме, отрываются от яйца и поднимаются вверх. Это через поры выходит из яйца воздух, расширяющийся при нагревании.

Все хозяйки знают, чтобы варёное яйцо легко очистилось от скорлупы, надо его сразу положить в холодную воду. Действительно, это так! Благоприятный эффект охлаждения можно объяснить следующим образом. При резком охлаждении происходит сжатие содержимого яйца и его скорлупы. Однако вещества, из которых сделаны эти составляющие яйца, характеризуются различными коэффициентами объёмного расширения, k. У карбоната кальция, из которого сделана скорлупа, k_CaCО3 = 2,7^.10^-5 K^-1, а у затвердевшего геля альбумина (белка) эта величина всегда в несколько раз больше, чем у чистой воды, которая в диапазоне температур между 20 и 60 ^oС составляет k_H2O = 4^.10^-4 K^-1.

Несложные подсчёты показывают, что при охлаждении сваренного яйца (+100 ^oС ) холодной водой из крана (+20 ^oС), внутренний объём, ограниченный скорлупой, уменьшится на 0,1 см³. То же охлаждение приведёт к уменьшению объёма белка, по крайней мере, на 1,7 см³. Таким образом, белку придётся ужаться в объёме гораздо больше, чем скорлупе. Поэтому белок, окружённый оболочкой (мембраной), сжимаясь, оторвёт оболочку от внутренней поверхности скорлупы. После этого очистка скорлупы с варёного яйца перестанет быть проблемой.

Как совсем аккуратно очистить от скорлупы сырое яйцо? Делая яичницу, мы разбиваем скорлупу ударом ножа и выливаем содержимое на сковороду. Ну, а если мы хотим изучить, как оно устроено внутри. Тогда можно попытаться растворить яйцо, например, в уксусе. Если положить в уксус яйцо, то через 24 часа от скорлупы ничего не останется, а всё время пока она будет растворяться, мы будем свидетелями выделения пузырьков углекислого газа.

Кусок жёлтого мыла в середине яйца. Значительная часть желтка – это лецитин. Молекула лецитина двуличная: один её конец полярный (несёт электрический заряд), а другой – нейтральный. Двуличность лецитина позволяет ему одновременно связываться с молекулой воды (полярным концом) и молекулой жира или масла (нейтральным концом). В результате, кусочки масла в воде отделяются от неё слоем молекул лецитина, и образуется стабильная эмульсия. В отсутствие лецитина частички масла начинают объединяться друг с другом, и, наконец, масло и вода расслаиваются - слой масла будет плавать над слоем воды. Поэтому такие вещества, как лецитин, называют эмульгаторы. Если молекулы лецитина оказываются на поверхности воды, то они могут в несколько раз уменьшить её поверхностное натяжение. Короче, молекулы лецитина очень схожи по своим свойствам с молекулами мыла и шампуней, стеарата натрия, например. А значит, желтком (конечно, свежим) можно вымыть голову, о чём наше старшее поколение ещё конечно помнит. Но, если желток в шампунях можно ещё заменить на стеарат натрия, то при производстве различных пищевых эмульсий, например, майонеза (смесь воды, растительного масла и уксуса), желток до сих пор остаётся незаменимым.