Класс!ная физика - всегда рядом Класс!ная физика - викторины Класс!ная физика - для любознательных Техно-шокер Музей открытки 20 века Коты-работы художников

добавить на Яндекс

"Что кажется нам чудом, на самом деле таковым не является!" - Симон Стевин
Но, что будет, если кота Шрёдингера засунуть в бутылку Клейна и обмотать всё лентой Мёбиуса?





«Класс!ная физика» - это class-fizika.spb.ru, class-fizika.narod.ru, class-fizika.ru и classfizika.ru
«Класс!ная физика» - это и библиотека по физике class-fizika.ru/bib.html

 Класс!ная физика   -  YouTube

Статика. Равновесие. Центр тяжести (ч.2) Опыты

ПечатьE-mail


РАВНОВЕСИЕ ВИЛОК


Возьмите бутылочную пробку (из пробкового дерева) и воткните в ее торец, в самый центр, иголку ушком в пробку. По бокам в пробку воткните, по возможности симметрично, две вилки с некоторым наклоном, чтобы получилась треугольная фигура с пробкой в ее вершине.
Где у этой фигуры центр тяжести?
Чтобы его   найти,   проделайте   следующее.


Привяжите к каждой рукоятке вилки по нитке и закрепите их у самых концов рукояток изоляционной лентой или лейкопластырем. Затем возьмите кусок плотной бумаги или тонкого картона, положите на него нашу треугольную фигуру. с помощью иголки с ниткой прикрепите бумагу к каждой вилке. Третьей точкой крепления будет кнопка, воткнутая через бумагу в пробку. Обрежьте бумагу по контуру вилок.

Теперь подвесьте на чертежной доске, стоящей вертикально, или на стене наш треугольник за одну из ниток, прикрепленную к вилке. с помощью линейки проведите карандашом на бумаге продолжение нитки, на которой висит наша фигура. Затем переверните треугольник и подвесьте его на другой нитке и тоже прочертите линию — продолжение нитки, на которой он теперь висит. И наконец, подвесьте треугольник на третьей нитке, привязанной к кнопке, воткнутой в пробку, и тоже прочертите линию.

Если вы все это проделали тщательно, то все три линии пересекутся в одной точке. Эта точка и будет центром тяжести фигуры из вилок. И находится он немного ниже конца иголки. Такое положение центра тяжести обещает нам очень устойчивое равновесие.


Возьмите бутылку, положите на ее горлышко пятикопеечную монету и поставьте на нее конец иголки, предварительно удалив теперь уже ненужную бумагу. Наши вилки чувствуют себя настолько устойчиво, что их даже можно вращать вокруг горлышка бутылки. Прикрепите теперь к одной из вилок кусочек пластилина или хлебного мякиша. Вся система немного наклонится, но не упадет. На этом принципе работают аптечные и лабораторные весы.
Тот же опыт можно сделать еще интереснее, «оживить» его. И вот как: в пробку надо воткнуть не одну, а две иголки — как две «ноги». Поставьте всю систему на верхнюю часть слегка наклоненной линейки (наклон подберите сами), затем слегка качните систему, и она... пойдет вниз по линейке!



ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ ЧЕЛОВЕКА


Есть вещи, над которыми мы никогда не задумываемся. Например, над тем, как нам встать со стула. А оказывается, чтобы встать со стула, обязательно нужно соблюсти одно условие. Какое это условие, будет сказано дальше, а пока проделаем такой опыт.

Сядьте на стул. Ноги поставьте вертикально, не подсовывая их под сиденье. Сидите совершенно прямо. Попробуйте встать, не нагибаясь вперед, не вытягивая руки вперед и не сдвигая ноги под сиденье. У вас ничего не получится — встать не удастся. Ваш центр тяжести, который находится где-то в середине вашего тела, не даст вам встать.

Какое же условие надо выполнить, чтобы встать?
Надо наклониться вперед или поджать под сиденье ноги. Вставая, мы всегда проделываем и то и другое. При этом вертикальная линия, проходящая через ваш центр тяжести, должна обязательно пройти хотя бы через одну из ступней ваших ног или между ними. Тогда равновесие вашего тела окажется достаточно устойчивым, вы легко сможете встать.

Ну, а теперь попробуйте встать, взяв в руки гантели или утюг. Вытяните руки вперед. Возможно, удастся встать, не наклоняясь и не подгибая ноги под себя.



ВЕСЕЛЫЕ КАЧЕЛИ


Мы сделаем качели не простые, а с двигателем, чтобы сами качались. И двигатель этот будет не электрический, не паровой, не бензиновый, а... стеариновый!

Не слыхал про такой? Сейчас услышишь! Главная часть стеаринового двигателя — это кусок обыкновенной стеариновой свечи длиной 10—12 см. Если свеча у тебя длиннее, лишнее отрежь.

Посредине куска свечи воткни две булавки, одну против другой. Середину надо найти поточнее. Сделай это с помощью линейки с миллиметровыми делениями.

На большую сковороду или на противень поставь два одинаковых стакана и положи булавки на их края. Только сначала подстели лист плотной бумаги или картона, который не жаль закипать стеарином.

Стеариновый двигатель готов, осталось приладить к нему человечков. Укрепи их с помощью тонкой проволоки, как показано на рисунке. Видишь, человечки сидят довольно далеко от концов свечи. Ведь они боятся огня.


Теперь зажги тот конец свечи, который окажется наклоненным вниз. Когда свеча качнется и горящий конец подымется, зажги второй конец. Скоро стеариновый двигатель заработает вовсю, и человечки будут качаться в полное свое удовольствие. Присмотрись к работе двигателя и постарайся понять, почему свеча качается. А для чего нужен противень, ты, наверное, понял сразу - чтобы не наделать пожара.



ПРИЛЕЖНЫЙ ПИЛЬЩИК


Знаешь ли ты, как делают доски? Для этого есть спе­циальная машина. Она называется лесопильной рамой. В машине качается стальная рамка с пилами. Вверх-вниз! Вверх-вниз! Острые зубья пил так и сверкают. Машина захватывает бревно и толкает его прямо на пилы. Вжжи-вжжи! Вжжи-вжжи! Опилки летят фонта­ном. С другой стороны машины вылезает уже не бревно, а пачка длинных досок.
Раньше, когда машин не было, бревна распиливали вручную. Клали бревно на высокие козлы, и один пиль­щик становился сверху, а другой — снизу. Они держали за концы длинную пилу. Оба пильщика наклонялись — вжжи! — пила шла вниз. Потом оба выпрямлялись — пила шла вверх. Потом снова наклонялись. Вжжи! Так они и кланялись целый день. Пройдут раз вдоль бревна —одну доску отпилят. Еще раз пройдут —еще одну отпилят.
Тяжелая это была работа!



Сейчас так почти нигде уже не пилят. Но ты можешь сделать игру­шечного пильщика. Он будет очень прилежно кланяться и «пилить» край стола. Впрочем, стол от этого не пострадает, так что смело берись за работу.
Для туловища пильщика подбери корковую пробку от бутылки. Чем больше она будет, тем лучше. Если большой пробки нет, можешь взять обрезок толстой морковки длиной 4—5 см. Но такой пильщик проживет всего один день. Потом морковка высохнет и съежится.
Заостри две спички и воткни их в пробку снизу. Это ноги. Головки спи­чек будут башмачками пильщика. Пилу согни из толстой проволоки. Она должна быть в два-три раза длиннее фигуры. Верхний конец воткни поглубже в пробку там, где у живого пильщика была бы грудь. На нижний конец проволоки насади картофелину или надень тяжелую гайку.
Голову и руки пильщика вырежь из бумаги и приклей к туловищу или вылепи из пластилина. Чтобы про­волока больше была похожа на пилу, приделай к ней зубья. Вырежь из бумаги полоску с зубчиками и отогни ее край. Хорошо намазав край клеем, надень полоску на проволоку и сожми.
Когда клей высохнет, пильщик будет готов приняться за свой тяжелый труд. Поставь его на край стола и подогни проволоку, чтобы стоял ровно. А теперь качни картофелину или гайку. Пильщик начнет качаться. Раз, два! Раз, два! Вверх-вниз! Так он может долго работать своей пилой. А когда «устанет» и остановится, качни его снова.


ВОРОБЕЙ НА ВЕТКЕ


Это еще одна интересная игрушка с устойчивым равновесием. Тело и голову воробья вылепи из пластилина. Прекрасный клюв получится из шипа акации, терна или другого колючего растения. Если подходящего шипа нет, можешь просто заострить палочку и вдавить ее в пластилин.

Глаза воробья — шляпки гвоздей, бусины или спичечные головки. Вместо хвоста воткни несколько перышек. Ноги — из спичек.

На нижнем конце проволоки, воткнутой в тело воробья, укрепи противовес. Это может быть шарик из пластилина, небольшая картофелина, наконец, просто гайка, повешенная на крючок. В тело воробья проволока должна входить позади лапок.

При достаточно тяжелом грузе воробей будет отлично сидеть на пальце. А если посадить его на ветку в саду, он будет покачиваться, как живой. Можно сажать его и на новогоднюю елку.

Ну а что будет, если груз легче воробья? Усидит наша птичка или свалится? Когда мы ставили карандаш на острие, то выяснили, что равновесие будет устойчиво, если главная тяжесть находится ниже точки опоры. Теперь главная тяжесть — туловище воробья —выше точки опоры. Значит, бедняга упадет?

Не торопись с ответом. Проверь сначала на опыте Передвигай картофелину или пластилиновый шарик вверх и вниз по проволоке. Пытаясь уравновесить воробья при разных положениях легкого груза, ты увидишь, что птичка сидит устойчиво, когда груз сдвинут далеко вниз. А если груз высоко, под самым пальцем, то воробей будет опрокидываться.
Выходит, что устойчивость равновесия зависит не только от веса, но и от положения груза.

Чтобы получше в этом разобраться, сделай еще один опыт с пластилиновым воробьем. Попробуй уравновесить его, подперев проволоку ребром линейки. Ты увидишь, что чем выше поднят противовес, тем ближе к воробью то место проволоки, на котором она уравновешивается. Это место называют центром тяжести.




Не жалея времени на пробы, ты увидишь, что воробей сидит на пальце до тех пор, пока центр тяжести остается ниже точки опоры. А как только он станет выше, воробей начнет падать.

Значит, не обязательно, чтобы главная тяжесть была внизу. Важно, чтобы ниже точки опоры был центр тяжести. Тогда при нарушении равновесия центр тяжести будет подниматься. А поднять центр тяжести — это все равно что поднять весь груз вместе: и воробья, и противовес, и проволоку. Конечно, центр тяжести будет всегда тянуть вниз и равновесие будет восстанавливаться.



Вернуться в "Оглавление"

Источники: Ф. Рабиза "Опыты без приборов"; "Забавная физика"; Л.А. Горев "Занимательные опыты по физике"