Бесплатная техническая библиотека

Опыты с осями-невидимками. Физические эксперименты

Занимательные опыты дома / Опыты по физике для детей

 Комментарии к статье

Оси, на которых вращаются колеса или другие детали машин,- вполне реальные физические тела. Их можно увидеть, потрогать. Обычно это металлические валы, валики, стержни, трубки. У железнодорожных вагонов оси вращаются вместе с колесами, а у велосипедов, например, колеса вращаются на неподвижной оси.

Но слово "ось" употребляется еще и в другом смысле. Этим словом называют условную, невидимую линию, вокруг которой происходит вращение. Фигурист на льду, выполняющий "волчок", гимнаст, совершающий в воздухе сальто, да и наша планета Земля, наконец,- все они вращаются вокруг невидимых линий, которые называются осями вращения. Существует и такое название - ось свободного вращения. Она проходит всегда через центр тяжести вращающегося тела.

Мы с вами проделаем несколько опытов с такими осями свободного вращения. Эти оси хотя и существуют, но они невидимки: их нельзя ни увидеть, ни потрогать. Для опытов нужно изготовить прибор, который и будет вращать различные предметы с большой скоростью вокруг невидимых осей.

Вырежьте из толстого картона круг диаметром 25-30 сантиметров, проделайте в его центре небольшое отверстие и положите его на круглое основание старой, настольной лампы. Можно заменить эту деталь чугунными конфорками от плиты или абразивным диском для точила. Одним словом, это должен быть тяжелый круг. Если вы возьмете конфорки или точильный круг, то нужно будет вырезать из куска фанеры соответствующего размера еще один круг, сделать в его центре небольшое отверстие и на этот круг положить выбранный диск. Круг же, вырезанный из картона, кладется сверху. Через середину получившейся стопки кругов (будем теперь все это называть просто диском) проденьте две прочные веревки и завяжите их внизу узлом. Подвешенный на них диск будет висеть горизонтально, опираясь на узел.

Прибор готов, приступим к опытам.

К узлу, на который опирается диск, привяжите тонкий шнурок длиной 25 сантиметров. Для других опытов, может быть, нужно будет подобрать и другие шнурки. Можно использовать и шпагат (только не бумажный), а для некоторых опытов - тонкую рыболовную леску.

К концу висящего под диском шнурка привяжите карандаш - за самый конец. Вращая диск, хорошо скрутите веревки, на которых он висит. Когда вы его отпустите, он начнет быстро вращаться. Можно добиться очень быстрого вращения, если рукой давить на круглую намыленную палочку, вставленную между веревками.

Итак, диск раскрутился. Что же произойдет с висящим под диском карандашом? Он тоже будет вращаться на своем шнурке и постепенно займет горизонтальное положение. Ось его вращения, свободная невидимая ось, проходит точно через середину карандаша - его центр тяжести.

Во время этого и других опытов с осями свободного вращения необходимо регулировать скорость вращения диска. Скорость должна быть достаточной для приведения подвешенного предмета в горизонтальное положение, но шнурок при этом не должен подниматься до самого диска. Легко добиться нужной скорости вращения, изменяя степень закручивания веревок или силу нажима на палочку, вставленную между веревками.

Для следующего опыта вместо карандаша привяжите к шнурку кружок диаметром около 10 сантиметров, вырезанный из толстого картона. Привязать его надо за самый край, проделав небольшое отверстие шилом. При достаточной скорости вращения диска кружок будет вращаться горизонтально вокруг своей свободной оси, проходящей через его центр.

На смену картонному кружку подвесьте какой-нибудь симметричный предмет или кольцо, что окажется под рукой. Например, можно подвесить за ободок опорный диск от лыжной палки. При быстром вращении он тоже будет вращаться горизонтально.

Проделайте еще один эффектный опыт. Возьмите шестнадцать небольших канцелярских скрепок, сцепите их друг с другом, чтобы получилась замкнутая цепочка. Подвесьте ее под диском на тонкой рыболовной леске. Когда диск хорошо раскрутится, цепочка образует кольцо, вращающееся горизонтально. Невидимая свободная ось этого кольца точно проходит через его середину - его центр тяжести.

Вертикальную свободную ось наши вращающиеся предметы выбирают себе сами. Для каждого из них эта ось оказывалась самой устойчивой из всех возможных осей, вокруг которых данный предмет мог бы вращаться.

Производя описанные здесь опыты, пробуйте сами изменять длину шнура для подвешивания предметов, место крепления шнура. Диск должен висеть строго горизонтально, не раскачиваться. Конечно, всегда надо проявлять, как и во всех других опытах, терпение и настойчивость.

Интересный опыт со свободным вращением описан в "Механике" С. П. Стрелкова.

У спичечной коробки есть три взаимно перпендикулярные оси свободного вращения, проходящие через ее центр тяжести. Но самыми устойчивыми осями вращения у нее оказываются только две: одна проходит вертикально через середину спичечной коробки, а другая - горизонтально вдоль коробки. А та ось, которая проходит поперек коробки, не обеспечивает устойчивого вращения. Возьмите пустую спичечную коробку двумя пальцами и щелчком другой руки подбросьте ее вверх. Проделайте это несколько раз, каждый раз заставляя коробочку вращаться поочередно вокруг одной из трех осей, о которых говорилось выше. Смотрите внимательно, и вы сами увидите, вокруг какой из трех осей коробочка вращается лучше, более четко.

Автор: Рабиза Ф.В.

 Рекомендуем интересные опыты по физике:

▪ Шарик в другой роли

▪ Коварная клякса

▪ Глаз не успевает

 Рекомендуем интересные опыты по химии:

▪ Гальваностегия

▪ Поглощение запаха пористыми веществами

▪ Батарейка из старой батарейки

Смотрите другие статьи раздела Занимательные опыты дома.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Питомцы как стимулятор разума 06.10.2025

Помимо эмоциональной поддержки, домашние питомцы могут оказывать заметное воздействие на когнитивные процессы, особенно у пожилых людей. Новое масштабное исследование показало, что общение с кошками и собаками не просто улучшает настроение - оно действительно способствует замедлению возрастного снижения умственных способностей. Работа проводилась в рамках проекта Survey of Health, Ageing and Retirement in Europe (SHARE), охватывающего период с 2004 по 2022 год. В исследовании приняли участие тысячи европейцев старше 50 лет. Анализ показал, что владельцы домашних животных демонстрируют более устойчивые когнитивные функции по сравнению с теми, кто не держит питомцев. Особенно выражен эффект оказался у владельцев кошек и собак. Согласно данным ученых, владельцы собак дольше сохраняют хорошую память, в то время как хозяева кошек медленнее теряют способность к быстрому речевому взаимодействию. Исследователи связывают это с тем, что ежедневное взаимодействие с животными требует внимани ...>>

Мини-ПК ExpertCenter PN54-S1 06.10.2025

Компания ASUSTeK Computer презентовала новый мини-компьютер ASUS ExpertCenter PN54-S1. Устройство ориентировано на пользователей, которым важно сочетание производительности, энергоэффективности и универсальности - от офисных задач до мультимедийных проектов. В основе ExpertCenter PN54-S1 лежит современная аппаратная платформа AMD Hawk Point, использующая архитектуру Zen 4. Это поколение чипов отличается улучшенным управлением энергопотреблением и повышенной вычислительной мощностью. Новинка доступна в конфигурациях с процессорами Ryzen 7260, Ryzen 5220 и Ryzen 5210, представленных AMD в начале 2025 года. Таким образом, устройство охватывает широкий диапазон задач - от базовых офисных до ресурсоемких вычислений. Корпус мини-ПК выполнен из прочного алюминия и имеет размеры 130&#215;130&#215;34 мм, что делает его практически незаметным на рабочем столе или за монитором. Несмотря на компактность, внутренняя компоновка позволяет установить два модуля оперативной памяти SO-DIMM ...>>

Глазные капли, возвращающие молодость зрению 05.10.2025

С возрастом человеческий глаз постепенно теряет способность четко видеть на близком расстоянии - развивается пресбиопия, или возрастная дальнозоркость. Этот естественный процесс связан с утратой эластичности хрусталика и ослаблением цилиарной мышцы, отвечающей за фокусировку. Миллионы людей по всему миру сталкиваются с необходимостью носить очки для чтения или прибегают к хирургическим методам коррекции. Однако исследователи из Центра передовых исследований пресбиопии в Буэнос-Айресе представили решение, которое может стать удобной и неинвазивной альтернативой - специальные глазные капли, способные улучшать зрение на длительный срок. Разработку возглавила Джованна Беноцци, директор Центра. По ее словам, цель исследования состояла в том, чтобы предоставить пациентам с пресбиопией эффективный и безопасный способ коррекции зрения без хирургического вмешательства. Новые капли, созданные на основе пилокарпина и диклофенака, показали убедительные результаты: уже через час после первого пр ...>>

Случайная новость из Архива Эффективный солнечный элемент из обычного кремния 03.05.2021 Ученые из Института систем солнечной энергетики Фраунгофера (ISE) создали из классического монокристаллического кремния фотоэлемент с эффективностью преобразования на уровне 26 %, что стало мировым достижением. Новая технология проще предложенной ранее технологии Interdigitated Back Contact (IBC) с контактами на тыльной стороне ячеек и обещает приблизиться к теоретическому пределу кремния при преобразовании солнечной энергии в электричество. Сегодня из обычного монокристаллического кремния выпускается подавляющее большинство солнечных панелей - свыше 90 %. Было бы заманчиво повысить КПД таких панелей без усложнения технологии и удорожания производства. В этом обещала помочь технология IBC, когда оба токопроводящих контакта в ячейках создаются на тыльной стороне ячейки, что не затеняет панель и позволяет полнее использовать объем элемента в процессе выбивания электронов фотонами. К сожалению, хотя панели IBC по КПД и приблизились к 26 %, их производство достаточно дорого, поэтому они оказались невостребованными. Исследователи из ISE смогли приблизить КПД монокристаллических ячеек к 26 % другим путем и даже обещают пойти дальше - добиться значения КПД на уровне 27 % при теоретическом пределе для кремния 29,4 %. Этого удалось добиться благодаря особому расположению токопроводящих контактов на обеих сторонах ячеек, но это не все изменения. В основе новой ячейки лежит контакт TOPCon - это контакт, пассивированный туннельным оксидом. От выпускаемых сегодня панелей новая разработка отличается тем, что контакт TOPCon расположен не сверху, а лежит по всей тыльной стороне ячейки. Этот подход позволил также легировать бором не всю переднюю поверхность, а только места под вторым оставшимся там обычным контактом, что упростило и удешевило производство. Таким образом, новая ячейка получила название TOPCoRE (элемент с контактом TOPCon на задней стороне). Помимо высокого КПД новый элемент выдает большее напряжение, а его работа сопровождается меньшими потерями из-за поверхностной рекомбинации и благодаря эффективному транспорту электронов.

Другие интересные новости:

▪ Космический аппарат полетит на Солнце

▪ Монитор Philips 284E5QHAD

▪ Младенцы замечают то, что ускользает от взрослых

▪ Названа причина бытрого роста черных дыр

▪ Беззеркальная камера Fujifilm X-T2

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Конспекты лекций, шпаргалки. Подборка статей

▪ статья Великая теорема Ферма. История и суть научного открытия

▪ статья Какой футбольный клуб назван в честь двух химических веществ, одно из которых - яд? Подробный ответ

▪ статья Фимоз. Медицинская помощь

▪ статья Самодельная ветросиловая установка. Токоприемник. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Медь присоединяется к серебру. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025