Как сильно влияет форма изделий на его прочность, видно из опыта, представленного на рисунке. Пустая коробка из-под спичек, состоящая из взаимно перпендикулярных тонких пластинок, которые сами по себе в отдельности очень непрочны, выдерживает нагрузку на сжатие, превышающую в 1000 раз ее собственный вес.
Волчок-перевертыш
На рисунке 1 показан шарик, из которого торчит короткая палочка. Если, взяв палочку в пальцы, такому шарику придать вращательное движение (лучше на гладкой поверхности), то вскоре палочка качнет описывать конус, все более широкий (рис. 2). Затем палочка своим концом начнет описывать круги по поверхности стола (рис. 3). И вдруг шарик перевернется, встанет на палочку и в этом положении закончит свое вращение (рис. 4). Только когда скорость вращения сильно уменьшится, шарик снова ляжет набок. Чем можно объяснить, что шарик переворачивается и становится на палочку?
Дело в том, что, как видно из последнего рисунка, центр тяжести шарика Т ниже его геометрического центра. Этого можно достичь различными способами. Например, на шарике, выточенном из дерева, можно сделать кольцеобразный желобок вокруг основания палочки почти до центра шарика. На рисунке 5 дан продольный разрез шарика и указаны его приблизительные размеры в миллиметрах. Не думайте, однако, что вам сразу удастся «напасть» на правильную величину — расстояние А от центра тяжести Т до геометрического центра шарика. Эта любопытная физическая игрушка — волчок Томсона — наглядно показывает сложные соотношения между силами и моментами сил при вращении. Если вначале (палочкой вверх) шарик вращается по часовой стрелке, то палочкой вниз он вращается также по часовой стрелке.
Опыты с трением
- Трение покоя больше трения движения. Тяжесть длинного конца полотенца не в состоянии преодолеть силу трения покой и заставить полотенце соскользнуть с руки. Но вот мы наклонили руку, и полотенце сползает с кисти. Трение покоя заменилось трением движения и резко уменьшилось. Теперь длинный конец легко перетягивает, и полотенце не только сползает вниз по руке, но и соскальзывает с руки в сторону длинного конца.
- Трение качения много меньше трения скольжения. Привяжите к утюгу резиновую «нитку» и попробуйте протащить его сначала волоком, а потом поставив на катки (их роль вполне могут сыграть 2 круглых карандаша). Резинка будет действовать как силомер, измеряющий силу, с которой тянут утюг. Сравните растяжение резинки в том и в другом случае, и вы узнаете, во сколько раз трение скольжения больше трения качения.
«Твое свободное время», В.Н.Болховитинов, Б.И.Колтовой