Заради майбутнього - Максим Іванович Кідрук
— Що це? — Стьопа насторожено глипнув на малозрозуміле креслення.
— Я тут учо’а дещо пгидумав, — затинаючись і червоніючи від натуги й хвилювання, пробелькотів Тихон. — Це геліостат.
— Що? — скривився Стьопа.
— Ну, я подумав, якщо куль п’ять, то це не з’говсім аегостат, а тому вигішив ’гидумати свою назву. І назвав його геліостатом.
— Ти думаєш… — медові, з вкрапленнями сірого на краях райдужки Степанові очі спалахнули. — Воно полетить?
— Дивгись. — Мар’янчик поклав худу п’ятірню на креслення та заговорив, прицмокуючи й ретельно розжовуючи кожне слово: — П’ять великих куль ’гизначгені для ствог’гення підйомгної сили. Вони будуть наповгнені гелієм. Гелій і кулі можна купити в Києві — я знайшов в Інтгегнеті. Тги менші кулі — ось тут, з кгаїв — допоміжні. Вони упгавляють положенням геліостата у повітгі.
— А як він опускатиметься?
— Тобі ж основне злетіти, ага? — ще більше почервонів Тихон (Стьопа ствердно кивнув). — Тоді ніяк. Ми пгосто пгипнемо геліостат до яког’я на землі. Я гозгахую його так, щоб він завгис на невеликій висоті — щоб усі б’ачили, що ти літгаєш. А для стгахговки вгімеш із собгою пневматгичну гушницю і, гаптом шо, пгостгелиш одну з куль. Саме че’з це куль п’ять.
Стьопа нервово облизав губу та провів долонею по обличчі. Недовірливо й водночас благально поглянув на друга:
— Ти знаєш, як розрахувати потрібний об’єм куль?
Мар’янчик переможно всміхнувся.
— Закон Ахімеда. На будь-яке тіло, занугене в ’ідину чи газ, діє підтгимувальна сила, що спгямована вго’у і догівнює вазі витісненого об’єму ’ідини чи газу. Нам тгеба підіб’ати такі кулі, щоб сила Ахімеда з боку повітгя догівнювала твоїй вазі.
Стьопа не зрозумів і половини з того, що сказав Тихон, але схопив каліку за плече та нетерпляче затрусив:
— То починай! Починай! На що ми чекаємо?
У «Вікіпедії» Мар’янчик відшукав густину гелію:
гелію = 0,1785 кг/м3, після чого взяв олівець, перекинув аркуш на інший бік і став акуратно виводити формули, коментуючи все, що робить:— Об’єм кулі — це пгосто: V = 4/3πR3. Якби куля була одна, то силу Ахімеда ми визначали б так.
Він записав формулу
і розтлумачив:
— Тут mгелію — це маса гелію в кулі;
гелію — густина гелію; V та R — відповідно об’єм і ’адіус кулі; g — ’гискогення вільного падіння. Оскільки куль у нас п’ять і всі вони однакові, то остаточне значення підйомної сили буде таке:де R1 — це ’адіус однієї кулі.
Стьопа Ревун спостерігав за товаришем, немов за середньовічним алхіміком, що записує рецепт еліксиру молодості. Захопившись, Тихон упевнено продовжував:
— З іншого боку, твою вагу (або силу, що тягнутиме геліостат до землі) тгеба визначати як добуток твоєї маси на пгискогення вільного падіння.
Прирівнявши FA до PСтьопи та виконавши прості математичні перетворення, Мар’янчик визначив необхідний радіус однієї кулі:
— Скільки ти важиш? — різко скинув голову Тихон.
Від несподіванки Стьопа кілька разів кліпнув, доки відповів:
— Ну, кілограмів сімдесят п’ять…
— Добге.
І Тихон швидко розрахував радіус:
— Гм-м… — недовірливо ворухнув губами Мар’янчик. Діаметр однієї кулі складав п’ять із половиною метрів.
— Що? — тихо, не насмілюючись порушити сакральність моменту, запитав Стьопа.
«Забагато, — міркував Тихон. — Це занадто, щось не гаразд. П’ять із половиною метрів — це двоповерхова хата!» Мар’янчик уявив Стьопу на дерев’яному стільчику, над яким на тросах громадяться і штовхаються п’ять нейлонових куль, кожна завбільшки з двоповерхову віллу… і йому стало моторошно.
— Та кажи вже! — гарячкував Стьопа. — Що там? Я не полечу?.. Чи полечу?..
Тихон мовчав. Послинивши олівець, він повернувся до початку розрахунків і ретельно передивився формули. Помилки не знайшов. По тому перевірив розмірності у величинах, щоб не сталося так, що кілограми поділено на грами, а метри на сантиметри. На диво, із цим теж усе було гаразд. Розрахунки виявилися правильними. Мар’янчик зітхнув. Якщо наука стверджує, що для підняття Стьопи Ревуна в повітря потрібно півдесятка куль розміром з будинок, то так тому й бути.
«Формули не брешуть», — заспокоював себе хлопець.
І дарма. Насправді помилка була. На будь-яке тіло, занурене в рідину чи газ, діє підтримувальна сила, що спрямована вгору й дорівнює вазі витісненого об’єму рідини чи газу. Визначаючи підйомну силу (силу Архімеда) за першою формулою, Мар’янчик підставив замість витісненого об’єму повітря… об’єм гелію. По суті, він розраховував геліостат не для плавання у повітрі, а для зависання в атмосфері з чистого гелію. В чому різниця? Гелій — це легкий одноатомний газ із масою 4 атомні одиниці, а повітря — суміш значно важчих газів (переважно азоту та кисню) із середньою молекулярною масою 29 атомних одиниць. Густина повітря становить
повітря = 1,293 кг/м3, вона майже в десять разів більша за густину водню.Щоб визначити правильний радіус кулі, достатній для підняття Стьопи в повітря, слід було в останній формулі замінити
гелію на повітря:І тоді вийшло б, що радіус однієї кулі не повинен перевищувати півтора метра…
Та навіть не це найважливіше. Для радіусу 1,404 м сукупний об’єм гелію в п’ятьох кулях складатиме лише 11,6 м3. Зате для радіусу 2,717 м об’єм куль становитиме… 84 м3 — у сім разів більше! Тобто 11,6 м3 гелію цілком вистачало, щоби підняти вісімнадцятирічного 75-кілограмового Степана Зиновійовича Ревуна в повітря та спокійно втримувати його на висоті тридцять метрів над землею. За такого об’єму геліостат ширяв би собі, наче яструб, понад деревами. Натомість, сам того не бажаючи, Мар’янчик Стецьків на прізвисько Тихон спроектував апарат, який за льотними параметрами більше нагадував балістичну ракету, ніж планер.
Помилка лишилася непоміченою. Тихон продиктував Стьопі параметри куль і список потрібного обладнання: балони з гелієм, з’єднувальні шланги, кріплення, мотузки, апарат для нагнітання газу. Тож 22 серпня
