Зміст:
- Самоуравновешивающийся ножик
- Як підвісити вилки на монету
Ваша дитина ще не почав вивчати фізику, але з задоволенням майструє катапульти, намагається спорудити саморобний парашут і спустити на ньому чоловічка з Лего, з захопленням урівноважує різні предмети? Тоді експерименти з книги «Досліди Тома Тита. Дивовижна механіка» — якраз для нього. Сьогодні мова піде про силу тяжіння: домашні досліди для дітей зі складаним ножем і виделками схожі на диво — але лише демонструють закони фізики.
До змісту
Самоуравновешивающийся ножик
Майже будь-яке тіло, розташоване досить нерівно (не вертикально) по відношенню до землі і нічим не підтримуваний, прагне впасти в результаті дії сили земного тяжіння (сили тяжіння). Ти легко в цьому переконаєшся, якщо почнеш нахиляти вертикально стоїть пляшку або банку.
Увага: досвід необхідно виконувати за допомогою дорослих
Сила, з якою тіло діє на точку опори, називається вагою тіла, а точка, до якої ця сила прикладена, — центром ваги тіла. Щоб предмет стояв стійко, у нього повинно бути широке підставу, а центр ваги розташований якомога нижче. Наприклад, дошка, що лежить плазом, набагато стійкіший, ніж стоїть торцем.
Однак нерівно стоїть предмет можна змусити стійко стояти і без додаткової опори. Виконай досвід, щоб дізнатися, як це зробити.
Що потрібно:
- складаний ніж
- черпак з гачком на кінці рукоятки
- сіль
- чайна ложка
Досвід. Розкрій складаний ніж, але не до кінця — так, як показано на рисунку. Перевір, щоб він не складався і не розкладався при невеликих натисканнях. Якщо не вдається зафіксувати ніж у полураскрытом стані, його лезо можна трохи подклинить, помістивши між ним і пазом в рукоятці шматочок сірники.
Тепер встанови ніж на край столу і підвісь на нього черпак — так, як показано на рисунку. При необхідності, щоб конструкція легше збиралася, попроси дорослих відрегулювати вигин гачка черпака з допомогою пасатижів.
Результат. Після декількох коливань отримана конструкція з ножа і черпака прийде в рівновагу і буде стояти досить стійко. Без черпака ніж на краю столу не зміг би встояти і секунди, а тепер його можна навіть розгойдувати!
Не торкаючись до конструкції, зміни її положення. Для цього утяжели черпак: чайною ложкою насип у його ківш трохи солі. По мірі підсипання солі ніж буде підніматися все вище і вище.
Пояснення. Конструкція з ножа і черпака знаходиться в рівновазі тому, що її основна вага розташований нижче краю столу, тобто центр ваги лежить нижче точки опори. Така конструкція зберігає рівновагу, навіть якщо її розхитати. Можна сказати, що система з ножа і черпака не стоїть на столі, а, швидше, висить, тримаючись за його край. А висять тіла досить стійкі.
Коли ти насипаєш сіль в ківш черпака, його маса збільшується, і центр ваги всієї конструкції зміщується нижче. В результаті ківш черпака висувається з-під столу, його рукоятка підводиться, зменшуючи нахил ножа, який, відповідно, піднімається вище.
До змісту
Як підвісити вилки на монету
Ти напевно знаєш, що в цирку під час виступу канатохідці використовують довга жердина — він допомагає їм утримувати рівновагу на канаті, навіть якщо він рухається або трохи розгойдується. Для того щоб виконувати такі трюки, потрібні довгі роки тренувань. Однак конструкцію, яка буде вести себе, як тренований канатоходець, ти можеш змайструвати будинку з доступних предметів.
Що потрібно:
- дві однакові металеві виделки з важкими ручками
- монета
- два скляних склянки
- вода
Досвід. Склади вилки таким чином, щоб зуби одній лягли на зуби іншого. В проріз між середніми зубчиками ребром встав підходящу за розміром монету — вилки повинні добре на ній зафіксуватися.
Потім урівноваж отримане «коромисло», встановивши краєчок монети на край склянки, наповненої водою (вода потрібна, щоб посудина не перекинувся), — так, як показано на рисунку. Якщо не вийде зробити це з першого разу, трохи подрегулируй положення вилок і монети один щодо одного.
Результат. При правильно відрегульованому положенні вилок твоя конструкція — канатоходець — буде стійко балансувати на краю склянки. Не роблячи різких рухів, перелий воду в іншу посудину: конструкція зберігає рівновагу, навіть коли ти наклонишь склянку.
Пояснення. Тіло тим стійкіша, чим нижче розташований центр тяжіння відносно опори. Канатохідці тримають шест в руках, витягнутих настільки низько, наскільки це можливо. У даному досвіді основна маса конструкції з виделок і монети припадає на рукоятки вилок — з-за їх форми центр ваги зміщений нижче точки опори (краю монети). Внаслідок цього конструкція знаходиться в стійкому рівновазі. Саме тому чим масивніше і важче ручки вилок, тим легше врівноважити конструкцію.
Оскільки точка опори монети на стінку склянки дуже маленька і тертя між ними мізерно мало, опора веде себе як рухомий шарнір. Це означає, що при нахилі склянки конструкція з виделок і монети збереже рівновагу.
