Как понять сложные законы физики. 100 простых и увлекательных опытов для детей и их родителей - Дмитриев Александр Сергеевич - Страница 38

Для этого опыта понадобится любой достаточно тяжелый шарик (можно металлический, можно стеклянный). Такие шарики продают в магазинах для украшений интерьера, аквариумов. И также пластиковая коробочка из «киндер-сюрприза».

На фото: нужные для опыта предметы. Стеклянный шарик и коробочка из-под «киндер-сюрприза».

Собственно, опыт проще некуда. Кладем шарик в коробочку и закрываем ее. Покатайте коробочку в руках. Она будет двигаться как-то странно, рывками. Будет вставать на один конец, потом перекатываться и опять вставать – словно ее дергает изнутри какая-то сила. Словно гномик или маленькое животное.

Если положить ее на наклонную плоскость, например диванную подушку, то вниз она покатится тоже довольно забавно. Почему так происходит? Шарик внутри свободно болтается и перемещается в коробочке. Поэтому центр тяжести всей системы, шарика и коробочки, постоянно перемещается. От этого движения и принимают такой странный характер. Например, можно поставить коробочку на попа?, вертикально. В таком случае шарик, находясь на дне в узкой части коробочки, своим весом придавливает ее и не дает упасть. Совсем как в игрушке «неваляшка», которая выпускалась в советское время.

Когда же коробочка начинает скатываться, шарик перемещается в другой конец и, ударяясь о стенку, заставляет коробочку рывком сдвигаться.

Теперь мы можем понять, почему управление небольшими судами с находящимся в них тяжелым грузом может стать сложной задачей. Рыбак переходит с кормы на нос небольшой лодки – лодка сдвинется! Или, например, маленький космический модуль при перемещении космонавтов внутри изменяет свой общий центр тяжести. Ведь космонавты играют роль шарика, а сам модуль – коробочки. А в космосе все движения должны быть точными, а то стыковка не получится! Но там считают компьютеры – мы пока только учимся и забавляемся.

100

Колесо Жуковского

Для опыта нам потребуются: ненужный CD-ROM, карандаш.

Великий ученый Н.Е. Жуковский, заложивший основы современной космонавтики, довольно много сделал для распространения идей физики и придумал много занятных опытов. Только его опыты требуют серьезного лабораторного оборудования. Например, колесо Жуковского представляет собой массивное железное кольцо, вращающееся на стержне. Кольцо закреплено на подшипниках и его можно довольно быстро раскрутить. Если теперь попробовать повернуть стержень в пространстве, кольцо начинает колбасить, как сказали бы сегодня. Непонятные силы начинают дергать кольцо из стороны в сторону и сопротивляться повороту.

Мы уже разбирали эти силы на примере гироскопа в опыте с бумерангом. Я придумал, как сделать этот опыт прямо дома. Нам понадобятся обычный ненужный CD-ROM и карандаш.

На фото: наденем диск на карандаш, чтобы раскрутить его как колесо Жуковского.

Держа карандаш за кончик горизонтально, раскрутим диск другой рукой так, чтобы он быстро-быстро вращался. Теперь попробуем повернуть карандаш в любую сторону в горизонтальной плоскости, не наклоняя.

Диск мгновенно сделает несколько вихляющих движений и остановится. Это подействовали силы, описываемые теорией гироскопов. Мы не будем давать формулы, трехстепенные уравнения Эйлера и прочую умную математику. Просто насладимся опытом и запомним, что есть такие скрытые силы, проявляющиеся при быстром движении тел!