Розділ 9. Баталії на уроці фізики

Кабінет фізики знаходився на другому поверсі, у кутку будівлі. Великі вікна виходили на ліс, що оточував селище. Усередині — стенди з формулами, портрети вчених, демонстраційні прилади на полицях.

Настя зайшла однією з перших, обрала місце біля вікна. Юля, сіла поруч. Без слів, без погляду.

Клас заповнювався повільно. Андрій і Сергій сіли разом, за другою партою. Світлана, Дмитро, Валерія розташувались ближче до дошки. Решта розсілись хто де.

— Доброго ранку, — у кабінет увійшов чоловік років сорока п'яти. Високий, у строгому костюмі, окуляри в тонкій оправі. Обличчя інтелігентне, погляд уважний.

— Доброго ранку, Анатолію Вікторовичу, — відповів клас.

Учитель підійшов до столу, поклав портфель, обернувся до учнів.

— Отже, новий навчальний рік. Одинадцятий клас. Випускний. — Він обвів усіх поглядом. — Фізика цього року буде складною. Механіка, термодинаміка, електродинаміка, оптика. І, звісно, підготовка до вступних іспитів.

Кілька учнів переглянулись. Настя сиділа тихо, руки на парті.

— Бачу, у нас поповнення, — Анатолій Вікторович подивився на Настю. — Настя Білецька, так?

— Так, — Настя кивнула.

— Чудово. Сподіваюсь, фізику любиш?

— Так, — Настя всміхнулась. — Дуже.

— Побачимо, — учитель усміхнувся загадково. — Сьогодні почнемо з повторення. Механіка. Рух, сили, траєкторії. Хто пам'ятає основи кінематики?

Кілька рук піднялись. Андрій, Сергій, Світлана, Валерія.

— Валерія, нагадай нам, — Анатолій Вікторович кивнув.

Валерія підвелася.

— Кінематика вивчає рух тіл без урахування причин цього руху. Основні величини — переміщення, швидкість, прискорення.

— Правильно. Сідай, — учитель підійшов до дошки, узяв крейду. — А тепер задачка. Автомобіль рухається по круговій траєкторії радіусом п'ятдесят метрів зі швидкістю сімдесят кілометрів на годину. Яка центробіжна сила діє на автомобіль масою тисяча кілограмів?

Клас завмер. Кілька учнів потягнулись до зошитів.

Настя не рухалась. Вона рахувала в голові.

Швидкість — сімдесят кілометрів на годину. Переводимо в метри на секунду — близько дев'ятнадцять з половиною метрів на секунду. Формула центробіжної сили — F = mv²/r. Маса — тисяча кілограмів, радіус — п'ятдесят метрів...

Вона підняла руку.

Анатолій Вікторович підвів брову.

— Настя? Так швидко?

— Сім тисяч шістсот п'ятдесят ньютонів, — спокійно сказала Настя.

Клас обернувся до неї. Учитель зупинився, крейда застигла над дошкою.

— Перевіримо, — він почав писати формулу на дошці. — Швидкість переводимо... радіус... маса... і...

Він підбив риску, подивився на результат. Усміхнувся.

— Сім тисяч шістсот п'ятдесят ньютонів. Точно. Настя, ти рахувала в голові?

— Так, — Настя кивнула.

— Вражає, — Анатолій Вікторович кивнув схвально. — Добре. Наступна задача. Складніша.

Він повернувся до дошки, почав писати.

— Мотоцикл входить у поворот радіусом тридцять метрів зі швидкістю дев'яносто кілометрів на годину. Під яким кутом пілот має нахилити мотоцикл, щоб утримати траєкторію? Маса системи — триста кілограмів, коефіцієнт тертя — нуль цілих вісім десятих.

Настя завмерла. Серце підстрибнуло.

Мотоцикл. Поворот. Це ж...

Вона глянула на Андрія. Він теж завмер, дивлячись на дошку.

— Хто спробує? — Анатолій Вікторович обернувся до класу.

Тиша. Учні переглядались. Задача була складна.

Настя підняла руку знову.

— Настя, давай, — учитель кивнув.

Настя підвелась, підійшла до дошки. Взяла крейду, почала писати.

— Спочатку переводимо швидкість. Дев'яносто кілометрів на годину — це двадцять п'ять метрів на секунду. Центробіжна сила — F = mv²/r.

Вона писала швидко, впевнено. Формули вишиковувались одна за одною.

— Сила тертя — Fтертя = μmg. Для утримання траєкторії центробіжна сила має компенсуватись силою тертя та складовою ваги через нахил. Тому...

Вона дописала рівняння, підбила риску.

— Кут нахилу — приблизно сорок два градуси.

Клас затих. Анатолій Вікторович підійшов до дошки, перевірив розрахунки. Кивнув.

— Правильно. Абсолютно правильно. Настя, ти де це вчила?

— У попередній школі, — Настя обережно відповіла. — І сама цікавилась.

— Цікавилась мотоциклами? — раптом голос Юлі пролунав з-за парти.

Настя обернулась. Юля дивилась на неї уважно, без усмішки.

— Цікавилась механікою руху, — поправила Настя. — Мотоцикл — просто приклад.

— Цікавий приклад, — Юля нахилилась уперед. — Чому саме мотоцикл? Чому не автомобіль?

Настя відчула напругу. Це була не просто цікавість. Це була провокація.

— Тому що мотоцикл — складніший об'єкт, — спокійно відповіла Настя. — Автомобіль має чотири колеса, стабільність вища. Мотоцикл — два колеса, баланс критичний. Це цікавіше з точки зору фізики.

— Або з точки зору перегонів, — тихо додала Юля.

Клас завмер. Настя відчула, як холод пройшов по спині.

— Юля, що ти маєш на увазі? — Анатолій Вікторович підвів брову.

— Нічого, — Юля всміхнулась невинно. — Просто Настя так детально все розписала. Наче їздила.

— Не їздила, — твердо сказала Настя. — Але рахувала. Багато.

— Чудово, — учитель кивнув. — Настя, сідай. А ми продовжимо.

Настя повернулась до парти. Руки тремтіли. Вона сіла, не дивлячись на Юлю.

Вона знає. Або підозрює.

Анатолій Вікторович продовжив урок:

— Отже, ми бачимо, що нахил критичний для утримання траєкторії. Але є ще один фактор. Хто знає, який?

Сергій підняв руку.

— Розподіл ваги, — сказав він. — Якщо на мотоциклі двоє — пілот і пасажир — центр ваги зміщується. Це змінює розрахунки.

— Точно, — учитель кивнув. — І як це врахувати?

Настя знову підняла руку. Не могла втриматись.

— Треба розрахувати положення центру ваги системи. Залежить від маси пілота, маси пасажира і їхнього розташування. Якщо пасажир нахиляється разом із пілотом — центр ваги зміщується всередину повороту. Це посилює стабільність.