Один підприємець в Америці влаштував для розваги публіки дуже цікаву і повчальну карусель у формі кулястої обертається кімнати. Люди всередині неї відчувають такі незвичайні відчуття, які ми вважаємо можливими хіба тільки уві сні або у чарівній казці.
Пригадаємо спочатку, що відчуває людина, що стоїть на швидко обертається круглої платформі.
Обертальний рух прагне відкинути людину назовні; чим далі ви стоїте від центру, тим сильніше буде хилити і тягнути вас назовні. Якщо закриєте очі, вам буде здаватися, що ви стоїте не на горизонтальному підлозі, а на похилій площині, на якій з працею зберігаєте рівновагу. Це стане зрозуміло, коли розглянемо, які сили діють тут на наше тіло. Дія обертання захоплює наше тіло назовні, тяжкість тягне вниз; обидва рухи, складаючись за правилом паралелограма, дають результуюче дію, яке нахилене вниз. Чим швидше обертається платформа, тим це результуюче рух більше і прямує більш отлого.
Що відчуває людина на краю обертової платформи.
Уявіть собі тепер, що край платформи загнутий вгору і ви стоїте на цій відігнутою похилої частини.
Людина міцно стоїть на похилому кінці обертової платформи.
Якщо платформа нерухома, ви в такому положенні не втримаєтесь, а сползете або навіть опрокинетесь. Інша справа, якщо платформа обертається: тоді ця похила площина стане для вас, при відомій швидкості, як би горизонтальній, тому що результуюче обох увлекающих вас рухів попрямує теж похило, під прямим кутом до відігнутою частини платформи *.
Якщо обертовій платформі надати таку кривизну, щоб при певній швидкості її поверхня була в кожній точці перпендикулярна до результуючої, то поміщений на підлогу людина буде відчувати себе у всіх її точках, як на горизонтальній площині. Математичним обчисленням знайдено, що така крива поверхня є поверхня особливого геометричного тіла - параболоїда. Її можна отримати, якщо швидко обертати навколо вертикальної осі склянку, до половини налитий водою: тоді вода біля країв підніметься, в центрі опуститься, і поверхню її прийме форму параболоїда.
Якщо замість води налити в склянку розтоплений віск і продовжувати обертання до тих пір, поки віск не охолоне, то затверділа поверхня його дасть нам точну форму параболоїда. При певній швидкості обертання така поверхня є для важких тіл як би горизонтальній: кулька, покладений в будь-яку її точку, не скочується вниз, а залишається на цьому рівні.
Якщо цей келих обертати з достатньою швидкістю, то кулька не скотиться на його дно.
Тепер легко буде зрозуміти пристрій «зачарованого» кулі.
Дно його складає велика обертова платформа, якій надана кривизна параболоїда. Хоча обертання завдяки прихованому під платформою механізму відбувається надзвичайно плавно, все ж люди на платформі відчували б запаморочення, якби навколишні предмети не переміщувалися разом з ними; щоб не дати можливості спостерігачеві виявити рух, платформу поміщають усередині великої кулі з непрозорими стінками, який обертається з такою ж швидкістю, як і сама платформа.
«Зачарований» куля (розріз).
Таке пристрій цієї каруселі, що носить назву «зачарованою» або «чарівної» сфери. Що ж відчуваєте ви, перебуваючи на платформі всередині сфери? Коли вона обертається, підлога під вашими ногами горизонталей, в якій би точці кривої платформи ви не знаходилися, - у вісі, де підлога дійсно горизонталей, або в краю, де він нахилений на 45°. Очі ясно бачать увігнутість, м'язове ж почуття свідчить, що під вами рівне місце.
Свідчення обох почуттів суперечать один одному самим різким чином. Якщо ви перейдете з одного краю платформи на іншу, то вам здасться, ніби весь величезний куля з легкістю мильного міхура перевалився на другий бік під вагою вашого тіла: адже в будь-якій точці ви відчуваєте себе, як на горизонтальній площині. А становище інших людей, що стоять на платформі похило, повинна представлятися вам до крайнощів надзвичайним: вам буквально буде здаватися, що люди, як мухи, ходять по стінах.
Справжнє становище людей всередині «заколдованною» кулі.
Положення, яке видається при цьому кожному з двох відвідувачів.
Вода, вилита на підлогу зачарованого кулі, розтеклася рівним шаром по його кривій поверхні. Людям здавалося б, що вода тут стоїть перед ними похилою стіною.
Звичні уявлення про закони тяжкості немов скасовуються у цьому дивовижному кулі, і ми переносимося в казковий світ чудес...
Подібні відчуття випробовує на поворотах льотчик. Так, якщо він летить зі швидкістю 200 км на годину по кривої з радіусом 500 м, то земля повинна здаватися йому приподнявшейся і нахиленою на 16°.
У Німеччині, в місті Геттінгені, була споруджена для наукових досліджень обертається подібна лабораторія. Це циліндрична кімната 3 м в поперечнику, що обертається зі швидкістю до 50 оборотів в секунду.
Обертова лабораторія - дійсне положення.
Так як підлога кімнати плоский, то при обертанні спостерігача, що стоїть біля стіни, здається, ніби кімната відкинулася назад, а сам він полулежит на похилій стіні.
Позірна положення тієї ж обертається лабораторії.
* Це, зауважимо до речі, пояснює, чому на заокругленнях залізничного шляху зовнішній рейок укладають вище внутрішнього, а також чому нахиляють всередину трековую доріжку для велосипедів та мотоциклів і чому гонщики-професіонали можуть їхати круто нахиленому круговому настилу.
