Головна | Про нас | Зворотній зв'язок
З тисяч людей, бавиться в дитинстві з дзигою, не всі зможуть правильно відповісти на це питання. Як, справді, пояснити те, що обертається дзига, поставлений вертикально або навіть похило, що не перекидається, всупереч всім очікуванням? Яка сила утримує його в такому, здавалося б, нестійкому положенні? Хіба тяжкість на нього не діє?
Тут має місце дуже цікаве взаємодія сил. Теорія дзиги непроста, і заглиблюватися в неї ми не станемо. Намети лише основну причину, внаслідок якої обертається дзига не падає.
На рис. 26 зображений дзига, обертається в напрямку стрілок. Зверніть увагу на частину A його обідка і на частину B, протилежну їй. Частина A прагне рухатися від вас, частина B - до вас. Простежте тепер, яке рух отримують ці частини, коли ви нахиляє вісь дзиги до себе. Цим поштовхом ви змушуєте частина A рухатися вгору, частина B - вниз; обидві частини отримують поштовх під прямим кутом до їх власному руху. Але так як при швидкому обертанні дзиги окружна швидкість частин диска дуже велика, то повідомляється вами незначна швидкість, складаючись з великою кругової швидкістю точки, дає рівнодіюча, дуже близьку до цієї кругової, - і рух дзиги майже не змінюється. Звідси зрозуміло, чому дзига як би чинить опір спробі його перекинути. Чим масивніше дзига і чим швидше він обертається, тим наполегливіше протидіє він перекидання.
Малюнок 26. Чому дзига не падає?
Малюнок 27. Поворотний дзига, будучи підкинутий, зберігає первинний напрям своєї осі.
Сутність цього пояснення безпосередньо пов'язана з законом інерції. Кожна частинка дзиги рухається по колу в площині, перпендикулярній до осі обертання. Згідно із законом інерції частка в кожен момент прагне зійти з кола на пряму лінію, дотичну до кола. Але будь-яка дотична розташована в тій же площині, що і сама окружність; тому кожна частка прагне рухатися так, щоб весь час залишатися в площині, перпендикулярній до осі обертання. Звідси випливає, що всі площини в дзиги, перпендикулярні до осі обертання, прагнуть зберегти своє положення в просторі, а тому і загальний перпендикуляр до них, т. Е. Сама вісь обертання, також прагне зберегти свій напрямок.
Не будемо розглядати всіх рухів дзиги, які виникають при дії на нього сторонньої сили. Це вимагало б надто докладних пояснень, які, мабуть, здадуться нудними. Я хотів лише роз'яснити причину прагнення всякого тіла, що обертається зберігати незмінним напрям осі обертання.
Цим властивістю широко користується сучасна техніка. Різні гіроскопічні (засновані на властивості дзиги) прилади - компаси, стабілізатори та ін. - встановлюються на кораблях і літаках [11].
Таке корисне використання простий, здавалося б, іграшки.
Багато дивовижні фокуси різноманітної програми жонглерів засновані теж на властивості обертових тіл зберігати напрямок осі обертання. Дозволю собі навести цитату з захоплюючою книги англійського фізика проф. Джона Перрі «обертається дзига».
Малюнок 28. Як летить монета, підкинута з обертанням.
Малюнок 29. Монета, підкинута без обертання, падає у випадковому положенні.
Малюнок 30. підкинуті капелюх легше зловити, якщо їй було повідомлено обертання близько осі.
Одного разу я показував деякі з моїх дослідів перед публікою, пили каву і курівшей тютюн в чудовому приміщенні концертного залу "Вікторія" в Лондоні. Я намагався зацікавити моїх слухачів, наскільки міг, і розповідав про те, що плоскому кільцю треба повідомити обертання, якщо його хочуть кинути так, щоб можна було наперед вказати, куди воно впаде; точно так само роблять, якщо хочуть кому # 8209; небудь кинути капелюх так, щоб він міг зловити цей предмет палицею. Завжди можна покладатися на опір, який чинить тіло, що обертається, коли змінюють напрямок його осі. Далі я пояснював моїм слухачам, що, пополірувавши гладко дуло гармати, ніколи не можна розраховувати на точність прицілу; внаслідок цього тепер роблять нарізні дула, т. е. вирізають на внутрішній стороні дула гармат спиралеподібні жолоби, в які припадають виступи ядра або снаряда, так що останній повинен отримати обертальний рух, коли сила вибуху пороху змушує його рухатися по каналу гармати. Завдяки цьому снаряд залишає гармату з точно визначеним обертовим рухом.
Це було все, що я міг зробити під час цієї лекції, так як я не володію спритністю в метанні капелюхів або дисків. Але після того, як я закінчив свою лекцію, на підмостки виступили два жонглера, - і я не міг побажати кращого ілюстрації згаданих вище законів, ніж та, яку давав кожен окремий фокус, показаний цими двома артистами. Вони кидали один одному обертаються капелюхи, обручі, тарілки, парасольки ... Один з жонглерів кидав в повітря цілий ряд ножів, ловив їх знову і знову підкидав з великою точністю вгору; моя аудиторія, тільки що прослухавши пояснення цих явищ, раділа від задоволення; вона помічала обертання, яке жонглер повідомляв кожному ножа, випускаючи його з рук так, що міг напевно знати, в якому становищі ніж знову повернеться до нього. Я був тоді вражений, що майже всі без винятку жонглерські фокуси, показані в той вечір, представляли ілюстрацію викладеного вище принципу ».