Вверх под воздействием силы тяжести

Ø Положите металлический стержень с маховиком на горку сверху. Отпустите стержень. Он скатится вниз, так как на него действует сила тяжести.

Ø Положите двойной симметричный конус вниз, в самой узкой ее части. Отпустиет конус. Он начнет подниматься вверх в горку.

Кто из нас не мечтал иметь санки, которые съехав с горы, как по щучьему веленью сами бы взбирались наверх. Но, оказывается, конус способный самостоятельно въезжать в горку, все же бывает.

Почему конус способен как скатываться с горки, так и заезжать на горку? Внимательно наблюдая за экспериментом, можно заметить, что даже если конус едет вверх по горке, он в действительности опускается. Ведь в отличие от цилиндров или санок, съезжающих с горы, у конуса расстояние до опоры меняется. Так, по мере продвижения конуса в гору просвет между рейками расширяется, и конус опирается на них все более узкими частями, катится по все меньшему радиусу, приближаясь осью к рейкам. В зависимости от того, что меняется быстрее - высота реек или соответствующее ей снижение конуса, конус поедет вверх или вниз. Конус всегда стремится опуститься - занять состояние с наименьшей потенциальном энергией, как сказал бы физик. Если же высота центра тяжести не меняется, т.е. поднятие по рейке компенсируется таким же опусканием конус, то он стоит на месте.

В начале горки рельсы, по которым поднимается конус, узкие. Поэтому, в силу своей формы, конус почти весь находится над горкой. Центр масс конуса тоже находится довольно высоко, поэтому конус, под воздействием силы тяжести, покатится вверх. Из-за расширения рельс конус будет опираться на рельсы в точках, находящихся все дальше от основания. При этом его центр масс будет опускаться относительно рельс. Как только центр масс опустится ниже рельс, конус покатится вниз.

Дата добавления: 2015-07-17