Чи траплялося вам через щілини забору або, ще краще, на екрані кіно стежити за спицями коліс швидко рухається вози чи автомобіля? Ймовірно, ви помічали при цьому дивне явище; автомобіль мчить з шаленою швидкістю, колеса ж ледь ворушаться, а то й зовсім не крутяться. Мало того: вони обертаються інший раз навіть в протилежному напрямку!
Ця ілюзія зору так надзвичайна, що приводить в подив усіх, хто помічає її вперше.
Пояснюється вона наступним чином. Стежачи за обертанням колеса через щілини в паркані (переміщаючи погляд вздовж паркану), ми бачимо колісні спиці не безперервно, а через рівні проміжки часу, так як дошки паркана кожну мить заступають їх від нас. Точно так само і кінематографічна стрічка знімає зображення коліс з перервами, в окремі моменти (24 кадру в секунду).
Тут можливі три випадки, які ми зараз і розглянемо один за іншим.
По - перше, може трапитися, що за час перерви колесо встигне зробити ціле число обертів-байдуже скільки, 2 або 20, тільки б число це було ціле. Тоді спиці колеса на новому знімку займуть те ж положення, що і на попередньому. В наступний проміжок колесо зробить знову ціле число оборотів (величина проміжку і швидкість автомобіля не змінюються), і положення спиць залишається колишнє. Бачачи весь час одне положення спиць, ми укладаємо, що колесо зовсім не повернеться (середній стовпець малюнка).
Причина загадкового руху коліс на екрані кіно.
Другий випадок; колесо встигає у кожний проміжок зробити ціле число обертів і ще частину обороту, дуже невеликий. Спостерігаючи за зміною таких зображень, ми про цілому число оборотів не будемо і здогадуватися, а побачимо лише повільне обертання колеса (щоразу на невелику частку обороту). З результаті нам здасться, що, незважаючи на швидке переміщення автомобіля, колеса обертаються повільно.
Третій випадок: протягом проміжку між зйомками колесо робить повний оборот, який відрізняється від повного на невелику частку (наприклад, повертається на 315°, як у третьому стовпці малюнка). Тоді якась певна спиця буде здаватися, що обертається у зворотному напрямку... Це оманливе враження буде до тих пір, поки колесо не змінить швидкості обертання.
Залишається внести маленькі доповнення в наше пояснення. У першому випадку ми, заради простоти, говорили про число повних обертів колеса; але так як спиці колеса схожі одна на іншу, то достатньо, щоб колесо повернулася на ціле число проміжків між спицями.
Те ж відноситься і до інших випадків.
Можливі і ще курйози. Якщо на ободі колеса є мітка, спиці ж всі схожі один на одного, то трапляється, що обід рухається в одному напрямку, спиці ж біжать у зворотному! Якщо ж є мітка на спиці, то спиці можуть рухатися в зворотному напрямку, ніж мітка, - вона буде немов перескакувати зі спиці на спицю.
Коли в кіно показують звичайні сцени, ілюзія ця мало шкодить природності враження. Але якщо хочуть на екрані пояснити дію якого-небудь механізму, то цей обман зору може породити серйозні непорозуміння і навіть зовсім спотворити уявлення про роботу машини.
Уважний глядач, побачивши на екрані уявно-нерухоме колесо мчить автомобіля, легко може, порахувавши його спиці, судити певною мірою про те, скільки оборотів робить воно в секунду. Звичайна швидкість подачі стрічки - 24 кадру в секунду. Якщо число спиць автомобільного колеса 12, то кількість його оборотів в секунду дорівнює 24: 12, тобто 2, або по одній цілій обігу в 0,5 секунди. Це - найменше число оборотів; воно може бути і більше в ціле число разів (тобто вдвічі, втричі і т. д.).
Оцінивши величину діаметра колеса, можна робити висновки і про швидкість руху автомобіля. Наприклад, при діаметрі колеса 80 см маємо в розглянутому випадку швидкість близько 18 км/год (або 36 км/год., або 54 км/год і т. д.).
Розглянута зараз ілюзія зору використовується технікою для підрахунку числа обертів швидко обертових валів. Пояснимо, на чому базується цей спосіб. Сила світла лампи, що живиться змінним струмом, не залишається постійною: через кожну соту частку секунди світло слабшає, хоча при звичайних умовах ми ніякого мерехтіння але помічаємо. Але уявімо собі, що таким світлом освітлений обертовий диск, зображений на наступному рисунку. Якщо диск обертається так, що робить 0,25 обороту в соту частку секунди, то станеться щось несподіване: замість звичайного рівного сірого кола око побачить чорні і білі сектори, немов би диск залишався нерухомий.
Диск для визначення швидкості обертання двигуна.
Причина явища, сподіваюся, зрозуміла читачеві, разобравшемуся в ілюзії з автомобільними колесами. Легко здогадатися також, як можливо застосувати це явище для підрахунку оборотів обертового вала.
