Читальный зал -->  Физический фейерверк 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 [ 61 ] 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99

2.33. Вращение вокруг осей, соответствующих максимальному и минимальному моментам инерции, устойчиво по отнощению к малым возмущениям. Вращение же вокруг оси, соответствующей промежуточному значению момента инерции, неустойчиво, и всякое малое возмущение в этом случае приводит к беспорядочному движению книги.

2.34. Трение между кольцом и палочкой не дает кольцу просто соскользнуть вниз. Частично устойчивость вращающегося кольца обусловлена силой, действующей со стороны палочки перпендикулярно кольцу. По мере движения кольца вниз его скорость вращения и кинетическая энергия увеличиваются за счет начальной потенциальной энергии. Насколько мне известно, исследованием этой игрушки никто не занимался. Так что почему бы вам не поэкспериментировать с ней и не попытаться разработать теоретическую модель, которая позволила бы объяснить увеличение скорости вращения кольца.

2.35. Когда каяк переворачивается, гребец вытягивает руки с веслом в сторону и резко двигает веслом по направлению ко дну. В результате возникает момент сил, который поворачивает каяк вместе с гребцом в нормальное положение. Для того чтобы момент сил был достаточен для полного выравнивания лодки, гребец стремится насколько возможно прижаться к оси вращения лодки и сделать момент

инерции относительно этой оси как можно меньше.

2.36. Существует некое максимальное угловое ускорение, которое можно сообщить автомобильному колесу. Чем больше диаметр шины, тем большее расстояние автомобиль проходит при каждом обороте колеса и тем больше его линейное ускорение. Однако при ограниченной мощности двигателя установка шин большего диаметра приведет к уменьшению углового ускорения, в результате линейное ускорение останется прежним.

2.37. Выбор наилучшей тактики зависит от ряда факторов, в первую очередь от соотношения скорости заноса и линейной скорости центра масс автомобиля, а также от того, какие колеса сохранили сцепление с дорогой. Необходимо также четко уяснить, что важнее: воспрепятствовать заносу или приостановить движение вперед. Допустим, к примеру, что заднюю часть автомобиля заносит вправо, что движением вдоль дороги можно пренебречь и что передние колеса сохранили сцепление с дорогой. Тогда, чтобы помешать заносу, следует поворачивать передние колеса в направлении вращения (то есть вправо) и потихоньку давать газ. По мере уменьшения заноса нужно выводить передние колеса влево, восстанавливая тем самым правильную ориентацию автомобиля на дорожном полотне.

2.38. Статически сбалансированное с помощью одного

груза колесо может при вращении оказаться несбалансированным динамически. С другой стороны, колесо можно сбалансировать динамически и оно не будет бить ; однако если это сделать с помощью одного груза, то статическая балансировка может оказаться нарушенной. При обычной балансировке колес удовлетворяются каким-либо компромиссным вариантом. Если же использовать два груза, то можно добиться как статического, так и динамического баланса.

i При статической балансировке j колеса его центр масс лежит на I оси колеса, однако распределение массы колеса может оказаться I несимметричным относительно пло-1 скости, перпендикулярной оси. При j вращении такое колесо будет вести , себя как диск, плоскость которого i не перпендикулярна оси вращения, ; Такое колесо не сбалансировано динамически,- Прим. ред.

2.39. Момент силы, с которой вы действуете, когда тянете за бумажную ленту, должен быть больше момента силы трения между картонной трубкой внутри рулона и кронштейном. Если для создания такого момента нужно приложить к бумаге ; слишком большую силу, то ? всякий раз, пытаясь про-, вернуть рулон, вы будете I рвать бумагу. Чем больше j диаметр рулона, тем мень-I шая сила нужна, чтобы j добиться требуемого момен-

Разность этих моментов сообщает рулону угловое ускорение, которое зависит также от момента инерции рулона.- Прим. ред.

та; однако в этом случае и момент силы трения оказывается больше, так как больше масса рулона. Критический радиус рулона для большинства кронштейнов составляет примерно 2 см.

2.40. Камень, скачущий по песку, обычно сначала ударяется задним концом. Возникающие при этом силы отбрасывают камень на небольшое расстояние и придают ему некоторое вращение, вследствие чего он ударяется теперь передним концом. После этого камень отлетает на большее расстояние. Когда же камень скачет по поверхности воды, то, судя по всему, он не делает коротких скачков. Вначале он также ударяется задним концом, но затем начинает скользить по воде, отклоняясь назад по мере того, как перед ним образуется волна. Это продолжается до тех пор, пока, наконец, камень не совершит относительно большой скачок. Можно попытаться более тщательно исследовать все действующие при этом силы и моменты путем скоростной съемки.

2.41. Задние колеса соединены между собой не жестко, а через дифференциал. На повороте дифференциал, который состоит из четырех конических шестерен, позволяет внешнему колесу вращаться быстрее внутреннего .

2.42. Двигатель, установленный посередине машины, обладает меньшим моментом инерции относительно центра масс автомобиля, поэтому для поворота автомобиля

будет нужен меньший момент сил.

2.43. Канатоходец должен постоянно покачиваться из стороны в сторону: вначале он наклоняется в одну сторону, затем перемещает точку опоры в ту же сторону, проскакивает положение равновесия, наклоняется в другую сторону, затем сдвигает в эту же сторону точку опоры, и т. д. С шестом удерживать равновесие легче. Выдвигая шест вправо и влево, канатоходец может удерживать свой центр масс точно над точкой опоры,

2.44. Грузик будет облетать бутылку, но не заденет ее, если только не направить его сразу же прямо в бутылку. На грузик не действуют силы, момент которых относительно вертикальной оси не равен нулю. Поэтому вертикальная составляющая момента импульса грузика остается неизменной. В случае, когда бутылка находится точно под точкой подвеса грузика, сохранение составляющей момента импульса означает, что грузик должен двигаться по эллиптической орбите вокруг бутылки, исключая, конечно, случай прямого попадания в нее. Однако, немного схитрив, можно все-таки попасть в бутылку. Перед тем как отпустить грузик, нужно закрутить нитку, чтобы в полете он начал вращаться.

Моменты всех действующих на грузик сил относительно вертикальной оси равны нулю. Поэтому момент количества движения грузика вокруг вертикальной оси остается неизменным.- Прим. ред.

Тогда на грузик будет действовать сила, аналогичная той, которая действует на мяч при крученой подаче (см. задачу 4.39).

2.45. Момент импульса кошки остается постоянным при свободном падении, так как моменты внешних сил отсутствуют. Однако, вытягивая или прижимая к телу передние или задние лапы, кошка может сделать так, что момент инерции передней части ее тела относительно центральной оси окажется отличным от момента инерции задней части тела. Например, если она вытягивает передние лапы и поджимает, а затем поворачивает заднюю часть тела, то передняя поворачивается в противоположном направлении, но не так быстро и на меньший угол. Поэтому все тело кошки несколько поворачивается в том направлении, в каком повернулась задняя часть ее тела. Затем кошка поджимает передние ноги и вытягивает задние. Далее все повторяется сначала, и поворот в нужном направлении еще более увеличивается. Наконец, поворот тела кошки становится достаточным для того, чтобы она могла упасть на лапы и полностью выпрямиться.

2.46. Австрийский поворот включает те же элементы вращения, которыми пользуется кошка, чтобы вставать при падении на лапы. Если на лыжника не действуют моменты внешних сил, то вращение верхней части тела в одну сторону должно сопровождаться противоположным по направлению вра-

щением нижней части тела так, чтобы момент импульса сохранялся. Поворот можно также осуществить, перенося тело вперед или назад. Что же происходит, если при спуске наискосок по склону горы тело переносится вперед. Когда центр тяжести находится впереди, сила трения задней части лыж имеет большее плечо относительно центра масс, чем сила трения передней части лыж. Поэтому возникает момент сил, который и поворачивает лыжи вместе с лыжником.

2.47. Когда ио-ио вращается на конце нитки, трение скольжения между петлей и осью колесика невелико. Если же резко дернуть нитку вверх, то петля стягивается и сила трения увеличивается, благодаря чему проскальзывание может прекратиться. После этого колесико начнет наматывать на себя нитку.

2.48. Мне не приходилось встречать каких-либо работ, в которых борьба дзюдо исследовалась бы с физической точки зрения. Вы можете сами поэкспериментировать в этой области. Удар по ковру увеличивает площадь соприкосновения тела с полом в момент падения, в результате чего сила удара на единицу поверхности тела уменьшается, что особенно важно для грудной клетки. При ударе рукой туловище может также повернуться, что еще более смягчит падение.

2.49. Вращающаяся пуля ведет себя как гироскоп, стремясь в течение всего полета сохранить неизменным направление оси вращения в

пространстве. Поэтому на протяжении большей части параболической траектории пули набегающий поток воздуха направлен не по оси ее, а под некоторым углом к ней. Результирующий момент силы вызывает прецессию пули, аналогичную прецессии волчка. Когда же пуля поворачивается немного боком (вправо или влево), она отклоняется от намеченной траектории.

2.50. Стопка книг не рассыплется, если составлять ее так, чтобы центр масс всех книг, находящихся выше некоторой произвольно выбранной книги, лежал на вертикали, проходящей через эту книгу. Это условие должно выполняться для любой книги в стопке. Попытайтесь определить, насколько можно наклонить стопку из данного числа одинаковых книг или, наоборот, сколько книг понадобится для того, чтобы получить заданый сдвиг. Для того чтобы стопка нависала на ширину одной книги, нужно по крайней мере пять книг. Для того чтобы стопка нависала на ширину трех книг, потребуется 227 книг, а для наклона на щирину 10 книг стопка должна состоять из 1,5-10 книг!

2.51. Если бы обе части трубы не были жестко скреплены, верхняя ее часть имела бы меньшее угловое ускорение, чем нижняя. Поэтому во время падения на каком-то участке трубы возникает механическое напряжение. В начале падения наибольшее напряжение создается примерно посередине трубы, там она, скорее всего, и сломается. Если же труба ломается уже в конце падения,

то разлом (он вызван деформацией сдвига) произойдет где-то на уровне трети ее высоты.

2.52. Снаряды отклоняются от прямой линии прицеливания под действием кориоли-совой силы. Это сила инерции, которая действует во вращающейся системе отсчета, связанной с Землей. Артиллеристы наводят свои орудия с учетом отклонения полета снаряда, однако величина поправки зависит от широты и имеет разные знаки в северном и южном полушариях. Английские орудия были прицелены с учетом поправки в северном полушарии на широте Британии, а выстрелы производились на 50° ю. ш.

2.53. Кориолисова сила (см. задачу 2.52) вызывает небольшое отклонение реки: в северном полушарии вправо, а в южном - влево. Считается, что этим отклонением вызвана и повышенная эрозия соответствующих берегов.

2.54. Скорость вращения возрастает под действием ко-риолисовой силы (см. задачу 2.52).

В инерциалыюй системе отсчета изменение скорости вращения балерины вызывается внутренними силами взаимодействия различных частей ее тела. Когда балерина прижимает руки к туловищу, линейная скорость рук должна умень-щиться. Следовательно, на них со стороны туловища действуют силы, В свою очередь руки действуют на туловище, благодаря чему скорость его вращения увеличивается,- Прим. ред.

2.55. Праворучный бумеранг бросают в вертикальной пло-

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 [ 61 ] 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.