Интересный цирковой трюк «легче воздуха» описал А. И. Куприн в своём рассказе «Ольга Сур»: «И что же делает Никаноро Нанни? Он берёт в каждую из рук по двадцатипятифунтовой гире, затем делает короткий, но быстрый разбег, отталкивается со страшной силой от трамплина и летит прямо на тамбур... Но во время этого полёта, в какой−то необходимый, но неуловимый момент, он бросает обе гири, и тут−то, преодолев закон тяжести, ставши внезапно легче на пятьдесят фунтов, он неожиданно взвивается кверху и потом уж кончает полёт, упав на тамбур» . Объясните этот цирковой номер с точки зрения физики.

Чтобы объяснить цирковой трюк «легче воздуха» с точки зрения физики, необходимо рассмотреть основные законы, действующие в данном случае. В рассказе описывается, как артист сначала держит гири, а затем бросает их, изменяя траекторию своего движения. Рассмотрим ситуацию более детально.

1. Принцип действия силы тяжести Гири, находящиеся в руках артиста, имеют массу и, следовательно, на них действует сила тяжести $ F_{\text{гиря}} = m_{\text{гиря}} \cdot g $, где:
2. $ m_{\text{гиря}} $ — масса каждой гири,
3. $ g $ — ускорение свободного падения ($ g \approx 9,8 \, \text{м/с}^2 $).

Когда артист держит гири, его общий вес увеличивается за счёт веса гирь. Общая сила тяжести, действующая на артиста, будет равна:
$$ F_{\text{общ}} = (m_{\text{артист}} + 2m_{\text{гиря}}) \cdot g. $$

1. Начало движения и импульс Артист разгоняется, создавая начальную скорость. Скорость движения определяется силой, приложенной к телу для совершения разбега по закону Ньютона: $$ F = m \cdot a, $$ где $ m $ — масса (включая гири), $ a $ — ускорение.

После разбега он отталкивается от трамплина, что придаёт ему импульс. Импульс — это физическая величина, определяющая количество движения тела, и рассчитывается как:
$$ p = m \cdot v, $$
где $ v $ — скорость тела.

Импульс артиста с гирями можно записать как:
$$ p_{\text{общ}} = (m_{\text{артист}} + 2m_{\text{гиря}}) \cdot v. $$

1. Путь по параболической траектории
   После отталкивания артист начинает движение по траектории, близкой к параболе. Его движение подчиняется законам кинематики, где начальная скорость $ v_0 $ и угол отталкивания определяют форму траектории. Однако на артиста продолжает действовать сила тяжести, стремящаяся вернуть его на землю.

2. Момент выбрасывания гирь
   В какой−то момент артист выбрасывает гири. Это действие приводит к резкому изменению массы системы (артист + гири). После выбрасывания гирь масса артиста уменьшается:
   $$ m_{\text{нов}} = m_{\text{артист}}. $$

Согласно закону сохранения импульса:
$$ p_{\text{до}} = p_{\text{после}}, $$
где:
− $ p_{\text{до}} = (m_{\text{артист}} + 2m_{\text{гиря}}) \cdot v_{\text{до}}, $
− $ p_{\text{после}} = m_{\text{артист}} \cdot v_{\text{после}}. $

Если масса резко уменьшается (за счёт выбрасывания гирь), скорость $ v_{\text{после}} $ артиста увеличивается, чтобы сохранить общий импульс. Это создаёт эффект визуального «взлёта», так как артист становится «легче».

1. Силы, действующие после выбрасывания гирь После выбрасывания гирь на артиста действует только его собственная масса ($ m_{\text{артист}} $). Сила тяжести уменьшается, так как она теперь равна: $$ F_{\text{тяжести}} = m_{\text{артист}} \cdot g. $$

В результате уменьшения массы артист замедляет вертикальное падение и ощущается эффект «взлёта».

1. Завершение полёта Движение артиста в итоге подчиняется законам кинематики — он достигает точки максимального подъёма, затем начинает падать вниз под действием силы тяжести. Его траектория замыкается в виде параболы, и он приземляется на тамбур.

Вывод
Цирковой трюк основан на законе сохранения импульса и эффекте изменения массы системы. Когда артист выбрасывает гири, его масса уменьшается, скорость увеличивается, а сила тяжести, действующая на него, пропорционально снижается. Это создаёт визуальный эффект «взлёта» и делает трюк зрелищным.