Поэтому требуется доказать, что мы не ошиблись в наших заключениях. С этой целью мы должны прежде всего исследовать, как и в какой мере растягиваются и сгибаются части нашего прибора под влиянием подвешенных грузов. Сила, которая тянет книзу точку подвеса мышцы и оттягивает верхние звенья вплоть до золотого наконечника, равна перед сокращением первоначальному напряжению мышцы, или, что то же, основной нагрузке; во время сокращения та же сила становится равной сумме основной и добавочной нагрузок. Следовательно, во время работы мышцы верхняя точка подвеса будет опускаться, и верхние звенья удлиняться. Наоборот, поперечина ММ с золотой пластинкой, которая до сокращения оттягивалась книзу тяжестью добавочного груза, станет подниматься, как только освободится от последнего. Я пытался определить величины этих смещений при различных нагрузках металлических частей; но и при нагрузке в 250 гр. я ничего не мог обнаружить даже с помощью микроскопа, позволявшего мне наблюдать смещения в 0,01 мм. Если бы мускульная сила не возрастала медленно, как мы это заключили из наших опытов, а развивалась внезапно в момент раздражения, то груз поднимался бы с возрастающей скоростью, а металлические части, дойдя также с возрастающей скоростью до своего положения равновесия, заколебались бы около него, постепенно затухая; следовательно, они могли бы находиться в соприкосновении с поднимаемыми мышцей звеньями только до тех пор, пока не достигли этого положения. На это ушло бы самое большее столько времени, сколько требуется мышце для того, чтобы поднять груз на высоту податливости металлических частей. Допустим теперь даже, что в действительности, при сокращении мышцы с добавочным грузом в 240 гр., верхняя точка прикрепления мышцы и золотая пластинка на поперечине ММ сблизились между собою на 0,01 мм.; мышца, служившая нам в первой серии, была в состоянии поднять свыше 300 гр., по нашему допущению она подняла бы груз в 240 гр. с избыточной силой по меньшей мере в 60 гр., следовательно, как можно вычислить по известным законам падения, подъем на высоту 0,01 мм. совершился бы в 0,0028 секунды. Таковым по сделанному допущению явился бы крайний предел длительности измерительного тока. На деле же длительность оказалась почти в десять раз большей, именно 0,0273 секунды. Для меньших добавочных нагрузок это расхождение становится еще более значительным; так, на том же примере, соответственные числа для 120 гр. будут, с одной стороны, 0,0008, с другой — 0,0187 секунды. Отсюда следует, что мы в праве были заключить из наших опытов, что энергия мышцы развивается лишь постепенно; но, кроме того, становится очевидным, что числа, полученные при наших измерениях, не подвергались сколько-нибудь значительному искажению вследствие податливости металлических частей. Мне кажется, можно принять, что в общем время, в течение которого происходит нарастание мускульной силы достаточно велико для того, чтобы металлические части успели перейти постепенно в новое положение равновесия, соответствующее укорочению мышцы. Даже закрепленные на обоих концах твердые стержни, при звуковых колебаниях весьма высоких тонов гораздо скорее возвращаются из положения крайнего отклонения в положение равно песня. При таком допущении мышца к моменту отделения должна вести себя так, как если бы она была установлена ниже действительного на величину податливости металлических частей. Проистекающая отсюда ошибка совершенно не идет в счет по сравнению с прочими неустранимыми погрешностями в установке.
До сих пор мы учитывали лишь влияние податливости металлических частей, но и податливость животных тканей может служить причиной возникновения аналогичных ошибок. Растяжимость коротких /сухожильных концов слишком мала, чтобы идти в счет; по крайней мере при применявшихся нагрузках я не замечал растяжений напряженной части Ахиллесова сухожилия даже на 0,01 мм. Зато в самой мышце по мере возрастания напряжения происходят заметные изменения в длине ее волокон. Когда она подвешена с нагрузкой, не все ее волокна направлены параллельно и вертикально. Как известно, они расходятся от верхнего сухожилия, расположенного по оси мышцы, и, более или менее загибаясь, спускаются с обращенными наружу нижними концами к Ахиллесову сухожилию; расширенная часть последнего охватывает, как плащам, тело мышцы Форма мышцы определяется, с одной стороны, напряжением волокон по их длине, с другой, тем сопротивлением, которое они представляют по поперечнику. В естественном положении та сторона мышцы, которая прилежит к почти прямой берцовой кости сама почти выпрямлена, наоборот, внешняя сторона сильно изогнута. Чем больше подвешено нагрузок и чем сильнее вследствие этого увеличивается продольное напряжение волокон, тем больше стремятся распрямиться изогнутые волокна на внешней стороне и оттесняют вещество мышцы по направлению к внутренней стороне. То же самое происходит, когда напряжение мышцы под влиянием раздражения увеличивается при таких обстоятельствах, что она не может изменить своей длины; сокращение в том случае проявляется в том, что ее средняя часть несколько смещается по направлению к внутри. Так как это движение обусловлено увеличением продольного напряжения волокон, то результатом его должно явиться суммарное укорочение всех волокон и, следовательно, уменьшение суммы всех напряжений. Вследствие этого произойдет совершенно такое же запоздание в смещении груза, как если бы мышца была установлена на соответственную величину ниже. Трудно определить, насколько изменяет эта ошибка полученные нами числа; но она не может иметь большого значения уже потому, что эти боковые смещения мышцы происходят в пределах всего немногих десятых долей миллиметра, а обусловленные этим изменения в длине почти вертикально проходящих волокон, конечно, должны быть еще во много раз меньше; наряду с этим укорочение одной части волокон всегда влечет за собой удлинение другой части. Кроме того, вопрос еще, успевают ли развивающиеся здесь силы до момента смещения груза перевести мышцу в новое положение равновесия. В общем эта ошибка могла отразиться на наших числах в том смысле, что найденные значения для больших промежутков времени несколько преувеличены по сравнению с меньшими.
Замечу еще, в связи с указанным обстоятельством, что и теперь, утверждая, что возрастание энергии мышцы происходит постепенно, мы ни в коем случае не впадаем в заблуждение, как это, пожалуй, может показаться, если сопоставить изогнутое мышечное волокно с ослабленной нитью, которая перед тем, как тянуть кверху груз, должна быть предварительно выпрямлена. Волокна находятся в напряженном состоянии с самого начала; в противоположность нити, напряжение которой не может быть увеличено прежде, чем она выпрямится, их напряжение возрастает не под влиянием внешней причины, а вследствие внутренних молекулярных воздействий; во время сгибания оно безусловно больше, чем во время выпрямления, когда конечные точки остаются без изменения. Следовательно, и вся мышца, как я уже разъяснил выше, должна перед изменением своей формы развивать большую силу тяги, чем после, и тем скорее поднимать те грузы, которые она может поднять и после. Поэтому если бы энергия мышцы развивалась сразу, то указанное смещение волокон не вызвало бы ни на одно мгновение запаздывания в поднятии груза.
Перейдем теперь к ошибкам, которые могут возникать о г того, что точки подвеса металлических звеньев не лежат строго по одной вертикали с центрами тяжести. Если центр тяжести одного из этих звеньев не лежит на линии соединения обеих точек подвеса, то ни эта линия, ни линия соединения верхних точек подвеса с центром тяжести не пройдет по вертикали; вертикаль будет проходить посредине между ними, приближаясь к линии соединения по мере увеличения нагрузки нижней точки подвеса. Поэтому если одно из верхних звеньев представляет собою источник такой ошибки, то вовремя, когда оно поднимается мышцей по вертикали вверх и тянет за собой основной и добавочный грузы, оно должно принять иной наклон по отношению к горизонту, чем имело до того, когда было загружено лишь весом основного груза. В результате наряду с вертикальным движением возникают еще боковые, которые вызывают запаздывание в размыкании измерительного тока. Особенного внимания в этом отношении заслуживает проводящее звено: с одной стороны, оно снабжено двумя верхними точками подвеса, именно золотым наконечником т и верхним стальным острием (/, с другой стороны оно может обусловить собой относительно большую ошибку и вследствие своей значительной массы. В то время, как при обработке других звеньев я старался лишь добиваться возможно большей их симметрии, здесь я не ограничился этим, но снабдил это звено, кроме того, двумя подвижными гаечками, сидящими на укрепленных винтах; это приспособление дало возможность выравнивать малейшие уклонения центра тяжести от линии соединения точек подвеса. Испытание производилось следующим образом: прежде всего звено подвешивалось на верхнем стальном острие г/, в то время, как нижнее не нагружалось; при этом соединительная линия острия д устанавливается по вертикали с центром тяжести. Затем на острие г был наведен микроскоп с перекрестом нитей. Когда я вслед за этим подвешивал к нижнему стальному острию I значительный груз, то линия, соединяющая оба стальных острия, должна была проходить приблизительно вертикально. Если бы центр тяжести не лежал на этой линии, то острие ь сместилось бы при этом. Однако такого смещения не наблюдалось. Тем же путем я установил, что центр тяжести лежал и на линии, соединяющей золотой наконечник т с нижним стальным остриём. Я бы имел возможность обнаружить смещение на 3 угловых минуты. Но если мы даже допустим, что при измерениях промежутков времени и происходит смещение на такую величину, то это не может сколько-нибудь заметным образом отразиться па4 результатах. Чтобы свести это воздействие к соответствующей ошибке в весе, как это делалось и в других случаях, я подсчитал по известным правилам статики твердого тела то давление, которое при данной величине асимметрии производилось ими на место перерыва в тот момент, когда напряжение мышцы сравнялось бы с суммой весов основного и добавочного грузов. Разумеется, что если бы не было никакой асимметрии, то это давление в указанный момент равнялась бы нулю. Так как подсчет этот длинен и не представляет с принципиальной стороны никаких затруднений, то здесь достаточно только привести его результаты. Оказывается, что наивысшее значение этого давления составляет очень небольшую долю одного грамма; следовательно, воздействие этого источника ошибки бесконечно мало по сравнению с неустранимыми погрешностями в установке мышцы.
Наконец, что касается до маятникообразных колебаний подвешенных частей, которые обусловливали собой трудно устранимые нарушения в описанном в конце контрольном опыте, то они могут с равным успехом как ускорить, так и замедлить поднятие груза; в результате наблюдения приобретают непостоянный характер, но средние величины не изменяются. Воздействие этого источника ошибок при опытах с мускульным сокращением гораздо слабее, чем в упомянутых контрольных опытах, главным образом, вследствие участия больших сил по отношению к массам; это видно уже из того, что найденные числа гораздо более постоянны.
(Пока оценок нет)