Esperimenti con assi invisibili. Intrattenere esperimenti fisici a casa

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Gli assi su cui ruotano le ruote o altre parti della macchina sono corpi fisici del tutto reali. Puoi vederli, toccarli. Di solito si tratta di alberi metallici, rulli, aste, tubi. Nei vagoni ferroviari gli assi ruotano con le ruote, mentre nelle biciclette, ad esempio, le ruote ruotano su un asse fisso.

Ma la parola "asse" è usata anche in un altro senso. Questa parola è chiamata una linea condizionale e invisibile attorno alla quale avviene la rotazione. Un pattinatore sul ghiaccio che esegue una trottola, una ginnasta che esegue capriole in aria e infine il nostro pianeta Terra: ruotano tutti attorno a linee invisibili, chiamate assi di rotazione. Esiste anche un tale nome: l'asse di rotazione libera. Passa sempre per il baricentro di un corpo rotante.

Faremo alcuni esperimenti con tali assi di rotazione libera. Sebbene questi assi esistano, sono invisibili: non possono essere visti o toccati. Per gli esperimenti, devi creare un dispositivo che ruoti vari oggetti ad alta velocità attorno ad assi invisibili.

Ritaglia un cerchio del diametro di 25-30 centimetri da un cartone spesso, fai un piccolo foro al centro e posizionalo sulla base rotonda di una vecchia lampada da tavolo. Puoi sostituire questa parte con i bruciatori in ghisa della stufa o un disco abrasivo per un temperino. In una parola, deve essere un cerchio duro. Se prendi bruciatori o una mola, dovrai tagliare un altro cerchio da un pezzo di compensato della dimensione appropriata, fare un piccolo foro al centro e posizionare il disco selezionato su questo cerchio. Un cerchio ritagliato di cartone è posto sopra. Attraverso il centro della pila di cerchi risultante (ora chiameremo tutto solo un disco), infilare due corde forti e legarle in basso con un nodo. Il disco sospeso da loro si bloccherà orizzontalmente, appoggiandosi al nodo.

Il dispositivo è pronto, iniziamo gli esperimenti.

Legate al nodo su cui poggia il disco un cordoncino lungo 25 centimetri. Per altri esperimenti, potrebbe essere necessario selezionare altri lacci. Puoi anche usare lo spago (solo non la carta) e, per alcuni esperimenti, una lenza sottile.

Lega una matita all'estremità della corda appesa sotto il disco, proprio alla fine. Ruotando il disco, attorciglia bene le corde su cui pende. Quando lo rilasci, inizierà a girare rapidamente. Una rotazione molto veloce può essere ottenuta applicando una pressione su un bastoncino di sapone rotondo inserito tra le corde.

Quindi, il disco sta girando. Cosa succederà alla matita appesa sotto il disco? Anche lui ruoterà sulla sua corda e prenderà gradualmente una posizione orizzontale. L'asse della sua rotazione, un asse invisibile libero, passa esattamente per il centro della matita, il suo centro di gravità.

Durante questo e altri esperimenti con assi di rotazione libera, è necessario regolare la velocità di rotazione del disco. La velocità dovrebbe essere sufficiente per portare l'oggetto sospeso in posizione orizzontale, ma il cavo non dovrebbe salire sul disco stesso. È facile raggiungere la velocità di rotazione desiderata modificando il grado di torsione delle funi o la pressione sul bastoncino inserito tra le funi.

Per il prossimo esperimento, invece di una matita, lega a una corda un cerchio del diametro di circa 10 centimetri, ritagliato da un cartone spesso. Deve essere legato fino al bordo, facendo un piccolo foro con un punteruolo. Con una velocità di rotazione del disco sufficiente, il cerchio ruoterà orizzontalmente attorno al suo asse libero passante per il suo centro.

Esperimenti con assi invisibili

Invece di una tazza di cartone, appendi un oggetto o un anello simmetrico a portata di mano. Ad esempio, puoi appendere un piatto da un bastoncino da sci per il bordo. Quando gira velocemente, girerà anche orizzontalmente.

Fai un'altra esperienza spettacolare. Prendi sedici piccole graffette, incatenale insieme per formare una catena chiusa. Appendilo sotto il disco su una lenza sottile. Quando il disco è ben fatto girare, la catena forma un anello che ruota orizzontalmente. L'asse libero invisibile di questo anello passa esattamente attraverso il suo centro, il suo centro di gravità.

I nostri oggetti rotanti scelgono da soli l'asse libero verticale. Per ciascuno di essi, questo asse si è rivelato il più stabile di tutti i possibili assi attorno al quale questo oggetto potrebbe ruotare.

Esperimenti con assi invisibili

Facendo gli esperimenti qui descritti, prova a cambiare la lunghezza del cavo per appendere oggetti, il punto in cui è attaccato il cavo. Il disco dovrebbe essere appeso rigorosamente in orizzontale, non oscillare. Naturalmente, come in tutti gli altri esperimenti, bisogna sempre esercitare pazienza e perseveranza.

Un interessante esperimento con la rotazione libera è descritto in "Mechanics" di S. P. Strelkov.

Esperimenti con assi invisibili

Una scatola di fiammiferi ha tre assi di rotazione libera reciprocamente perpendicolari che passano per il suo centro di gravità. Ma ha solo due assi di rotazione più stabili: uno passa verticalmente attraverso il centro della scatola di fiammiferi e l'altro corre orizzontalmente lungo la scatola. E l'asse che attraversa la scatola non fornisce una rotazione stabile. Afferra una scatola di fiammiferi vuota con due dita e sollevala con un movimento dell'altra mano. Fallo più volte, ogni volta facendo ruotare alternativamente la scatola attorno a uno dei tre assi sopra menzionati. Guarda attentamente e vedrai di persona quale dei tre assi la scatola ruota meglio, più chiaramente.

Autore: Rabiza F.V.

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