ЧАСТЬ I. ИНТЕРЕСНЫЕ СЛУЧАИ РАВНОВЕСИЯ
ЧАСТЬ I. ИНТЕРЕСНЫЕ СЛУЧАИ РАВНОВЕСИЯ
 |
На рисунке ясно видно, как заставить карандаш стоять на острие: нужно всадить перочинный нож в карандаш, раскрыв нож не до конца. Центр тяжести нашей конструкции ниже точки опоры, поэтому конструкция находится в состоянии устойчивого равновесия. Раскрывая нож больше или меньше, мы можем устанавливать карандаш то с большим, то с меньшим наклоном. А когда центр тяжести всей системы окажется на продолжении оси карандаша, карандаш займет вертикальное положение. |
 |
Поварёшка, которой разливают суп, очень удобна для наших опытов. Поставь полуоткрытый складной нож у края стола, повесь на него, как показано на рисунке, поварешку, и после нескольких колебаний наша несложная “система” придет в состояние устойчивого равновесия. Утяжелим поварёшку, насыпая в нее песок; вместо того чтобы упасть, нож приподымется выше и будет подыматься до тех пор, пока центр тяжести всей системы будет находиться позади вертикальной плоскости, проходящей через точки опоры ножа. |
 |
Соединим поварёшку с ее подружкой - чумичкой - и установим новый рекорд равновесия: перевернутая тарелка будет лежать своим краем на краю графина в прочном, устойчивом положении. |
 |
Две одинаковые вилки воткни с двух сторон в пробку; сделай в нижнем конце пробки небольшую выемку, чтобы пробка плотно прилегала к одному концу яйца. Теперь, прикрыв такой шляпой яйцо, ты легко нащупаешь положение, при котором яйцо будет спокойно стоять на бутылке, и не просто на бутылке, а на узком ободке горлышка. Чем не “колумбово” яйцо? |
 |
Сложи две вилки так, чтобы зубья одной легли на зубья другой; просунь пятачок в прорез между средними зубьями вилок. Теперь после нескольких неудачных попыток тебе удастся, конечно, положить это коромысло краешком пятачка на краешек стакана, да так, чтобы пятачок прикасался только к наружной стороне стакана. Вот коромысло наше уравновешено. Предложи теперь приятелю перелить воду из этого стакана в другой, не сбросив вилок и пятачка! Вряд ли он возьмется сделать это. Между тем задача не так уж трудна. |
 |
Эквилибристы в цирке очень ловко вертят на конце заостренной палочки тарелки, плошки, тазы. Эти вещи у них находятся в равновесии только благодаря центробежной силе; чуть замедлится вращение - и сила тяжести вступит в свои права. А мы сейчас заставим тарелку не только вращаться, но даже спокойно стоять на острие иглы. Кажется, это невозможно. А между тем это очень легко. Разрежь по длине две пробки, всади в каждую из четырех половинок по вилке так, чтобы между плоскостью среза и вилкой образовался угол чуть-чуть меньше прямого. Размести вилки с пробками вокруг тарелки на равных расстояниях друг от друга; зубья вилок должны касаться края тарелки: это увеличит устойчивость. Теперь тарелка, помещенная на острие иглы, всаженной в пробку, будет сохранять равновесие. А при достаточной осторожности ты сможешь заставить эту систему вращаться, и вращаться она будет очень долго, так как трение между иглой и тарелкой невелико. |
 |
Этот опыт я посвящаю школьникам. Два карандаша должны быть уравновешены в воздухе; один из них подвешен за острие на нитке и уравновешен двумя ножами и вторым карандашом-эквилибристом, с воткнутыми в него двумя ручками. Наши читатели так привыкли уже иметь дело с устойчивым равновесием, что, вероятно, без большого труда разберутся в этом рисунке. А тот, кому удастся построить такую систему, конечно, заставит ее вращаться по кругу, как карусель. |
 |
Положи одну спичку на стол, а на нее поперек еще 14 спичек так, чтобы головки их торчали кверху, а концы без головок касались стола, как показано у нас на рисунке внизу. Как поднять первую спичку, держа ее за один конец, и вместе с нею все остальные спички? Для этого нужно только поверх всех спичек, в ложбинку между ними, положить еще одну, пятнадцатую, спичку. |
 |
Изогни шпильку для волос так, как показано на рисунке. Вдвинь горизонтально в приплюснутый крючок пятикопеечную монету, а на другой конец шпильки повесь металлическое кольцо. Теперь после двух-трех неудачных попыток тебе удастся поставить эту конструкцию на острие иглы или шила. В зависимости от тяжести кольца тебе придется средний сгиб на проволоке сделать выше или ниже от точки опоры, чем изображено на рисунке. Если подуешь на кольцо, вся конструкция начнет вращаться, не теряя при этом равновесия |
 |
Из обрывка верёвки любой толщины можно сделать отличные весы. Вбей в ребро горизонтальной полки два гвоздя на расстоянии в 1 метр. Привяжи к ним концы полутораметровой верёвки, посредине которой предварительно сделай большой узел. Чашками весов у нас будут две картонки равной величины. Подвесь их, каждую на 4 шнурках, к основной верёвке на расстоянии 25 cм от узла, справа и слева. Тогда средняя часть верёвки примет горизонтальное положение на протяжении 50 см. Посреди этой горизонтальной части верёвки укрепи лист картона и отметь на нем стрелочкой положение узла, когда весы находятся в покое. Если ты положишь груз на одну чашку весов, равновесие нарушится, средняя часть верёвки займет наклонное положение, и узел сдвинется с точки, отмеченной стрелкой. Чтобы узел вернулся на прежнее место, придётся на вторую чашку весов положить гири, равные но весу нашему грузу. Такие весы, конечно, не годятся для очень точных измерений веса. Но для домашних надобностей они вполне пригодны и достаточно точны. |
 |
Проткни в яйце дырочку поменьше и опорожни через нее яйцо. Высуши хорошенько скорлупу. Потом насыпь в скорлупу мелкого песка, примерно на четверть, и залепи отверстие гипсом, клеем с мелом или белилами, так, чтобы дырочка не была заметна. Это будет послушное яйцо. Ты сможешь поставить его в любом положении. Для этого нужно только слегка встряхнуть яйцо, держа его в том положении, которое оно должно занять на подставке. Песчинки переместятся, и яйцо будет сохранять на своей подставке устойчивое равновесие. Чтобы сделать непослушное яйцо, нужно вместо песка набросать в него через дырочку мелких кусочков свинца и сургуча; потом нужно поставить яйцо на острый конец и подогреть. Сургуч растопится; когда остынет, он будет прочно держать кусочки свинца. Это будет яйцо “ванька-встанька”. |
 |
Если стол совершенно горизонтален и прочно стоит на полу, ты сможешь выстроить все двадцать восемь костей домино так, как здесь на рисунке. Сперва поставь стоймя три косточки домино, - на них возвести такую хрупкую постройку легче, чем на одной кости. Потом, когда все будет построено, ты осторожно уберешь две крайние косточки, которые служили подпорками, и поставишь их на вершину своего непрочного здания. Равновесие здесь вполне возможно; нужно только, чтобы перпендикуляр, опущенный из центра тяжести всей конструкции, прошел через основание нижней косточки домино. |
 |
Чтобы сделать этот мотор, нам не нужно ни пара, ни электричества, ни сжатого воздуха, ни бензина. Нам нужна для этого только... свеча. Раскали две булавки и воткни их головками в свечу с двух сторон, посредине, перпендикулярно фитилю. Это будет ось нашего двигателя; положи свечу концами булавок на края двух стаканов и получше уравновесь. Если теперь зажечь свечу с обоих концов, капля стеарина упадет в одну из тарелок, подставленных под концы свечи. Равновесие нарушится, другой конец свечи перетянет и опустится; при этом с него стечет несколько капель стеарина, и он станет легче первого конца; он поднимется кверху, первый конец опустится, уронит каплю, станет легче, и... наш мотор начнет работать во-всю; постепенно колебания свечи будут увеличиваться все больше и больше. Давай, заставим наш двигатель работать. Укрепи булавками с каждого конца свечи по картонному человечку, на некотором расстоянии от пламени, конечно. Они будут отлично кататься на наших качелях. А можно использовать наш двигатель еще лучше. Вырежь из картона фигурки двух пильщиков или молотобойцев. Руки у них сделай подвижными и привяжи их тонкой проволокой к концам свечи. То-то они заработают! |
Апрель 1999