Принцип «Ваньки-встаньки»

0
145
Ванька-встанька
Наклоняя "ваньку-встаньку", мы поднимаем его центр тяжести на высоту h.

Давно известна игрушка «ванька-встанька». Стоит его нагнуть или положить набок, а потом отпустить, как он сам немедленно возвращается в прежнее вертикальное положение. Подумайте о том, почему это происходит.

Для того чтобы правильно ответить на этот вопрос, сделаем модель, которая и поможет нам во всем разобраться. Никаких особых приспособлений для этого не понадобится. Достаточно взять обыкновенного «ваньку-встаньку» и вырезать из картона полукруг радиусом 8 сантиметров.

Ванька-встанька
Почему эта игрушка всегда возвращается в первоначальное положение?

Если внимательно рассмотреть эту игрушку, можно заметить, что она смонтирована на тяжелой подставке, имеющей форму полушария. Так как материал, из которого сделана сама фигурка, очень легкий, то центр тяжести всей игрушки практически совпадает с центром тяжести тяжелого полушария-подставки.

Математически доказывается, что центр тяжести полушария лежит внутри его на радиусе, перпендикулярном к плоскому основанию и на расстоянии 3/8 радиуса от него.

Ванька-встанька
Наклоняя «ваньку-встаньку», мы поднимаем его центр тяжести на высоту h.

Возьмем картонку полукруглой формы (радиусом 8 сантиметров), которая представляет собой плоскую модель основания «ваньки-встаньки», и найдем на ней ее центр тяжести. Убедимся в том, что когда «ванька-встанька» находится в вертикальном положении, то его центр тяжести находится соответственно на высоте 5 сантиметров от поверхности стола.

Если мы теперь начнем нагибать нашу модель в сторону и наконец поставим ее в такое положение, которое соответствует горизонтальному положению «ваньки-встаньки», то заметим, что центр тяжести модели поднялся и находится уже на высоте 8 сантиметров от поверхности стола.

Если мы для сравнения станем наклонять бутылку, то обнаружим, что ее центр тяжести, находящийся примерно в середине широкой части посуды, будет непрерывно опускаться и займет самое низкое положение, когда бутылка будет положена набок.

На бесчисленных примерах легко убедиться, что сила тяжести стремится заставить любой предмет принять такое положение, при котором его центр тяжести занимал бы самое низкое из возможных положений. Так же и в случае с «ванькой-встанькой». Сила тяжести стремится вернуть центр тяжести фигурки в самое низкое положение. А это положение бывает тогда, когда фигурка стоит вертикально.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ