Строим телегу

Мы уже знаем твердо: пользуясь колесом, можно получить выигрыш либо в силе, либо в расстоянии. И в том и в другом случае мы выигрываем ровно во столько раз, во сколько внешний радиус колеса больше внутреннего.

Коль речь идет о выигрыше, конечно, нам хочется выиграть побольше. Сделать это можно двумя способами: увеличивая внешний радиус колеса или уменьшая внутренний. Однако и на том и на другом пути есть препятствия. Увеличить внешний радиус — значит, колесо получится очень большим. Но большое колесо сделать трудно. Кроме того, оно получится слишком тяжелым. А если его внешний радиус равен 16 километрам, как мы предлагали вначале, то не проще ли протащить тигра 100 километров на плечах по ровной дороге, чем поднимать его на восемь километров вверх. Нет, большое колесо делать не стоит. Внешний радиус современных, даже очень больших колес, предназначенных для перевозки тяжелых грузов, редко превышает один, от силы два метра.

А внутренний радиус? Если мы хотим забраться внутрь колеса, здесь, как говорят, ограничения очевидны. А если мы хотим колесо толкать, стоя на дороге? Правда, надо поместить внутрь тигра, но если подумать, то и это не обязательно.

Возьмем два колеса, проденем через них палку, а на палку положим тигра. Теперь внутренний радиус колеса должен быть чуть больше радиуса палки. А последний определяется лишь соображениями прочности. Внешний диаметр должен быть по крайней мере таким, чтобы свешивающиеся части тигра не волочились по земле.

Но и это не обязательно. Возьмем две палки и две пары колес. К палкам прибьем доски, а на доски положим тигра. Теперь внутренний радиус колеса зависит только от радиуса палки, то есть по-прежнему определяется из соображений прочности. Внешний радиус выбираем таким, чтобы вся конструкция не получилась чересчур громоздкой и тяжелой.

Мы построили телегу. Художник нарисовал нам ее во всех подробностях. Остается только ухватить руками оглобли и тащить. При разумных размерах колес можно выиграть в силе раз в двадцать.

Самое замечательное состоит в том, что при этом мы совсем не подменяем трение скольжения трением качения. Основной смысл колеса телеги совсем не в этом. Трение скольжения остается и продолжает действовать в полной мере. Это, к примеру, трение скольжения оси по внутренней поверхности колеса. Сила, которую мы прикладываем к оглоблям затрачивается именно на преодоление силы трения скольжения. Но благодаря использованию колеса (точнее, колес), нам удается уменьшить эту силу во столько раз, во сколько внешний радиус колеса больше внутреннего. Именно уменьшить, но отнюдь не избавиться от трения.