wod_1958 (wod_1958) wrote,
wod_1958
wod_1958

Не только про войну - Для общего развития

Этот классический опыт со свечой придумали как минимум два века назад.
У него даже есть собственное имя — «Парафиновый мотор».
Но от возраста он не теряет ни актуальности, ни красоты.
С помощью обычной столовой свечи, двух булавок и двух бокалов можно наблюдать интереснейшую картину автоколебаний.

Представьте себе систему, находящуюся в состоянии устойчивого равновесия. Сумма всех сил, действующих на каждый ее элемент, равна нулю, и сумма приложенных к ней моментов также равна нулю. Система находится в покое.

Теперь выведем систему из описанного состояния. Поскольку равновесие устойчиво, через некоторое время все возвратится к изначальному положению — например, висящие на турнике качели, если их толкнуть, за несколько минут вернутся в состояние покоя за счет затухания при трении в шарнире.

А парафиновый мотор — это изначально равновесная система, которая раскачивает сама себя, типичный пример автоколебаний.

Как построить мотор

Нам понадобится обычная столовая свеча — цилиндрической формы и равного диаметра по всей длине. Также потребуются две булавки (или одна длинная) и две подставки одинаковой высоты — например, прекрасно подойдут бокалы или стаканы. Чтобы не испортить поверхность стола капающим парафином, стоит что-нибудь подстелить.

Свече придаем симметричную форму с обоих концов — ее нижнюю часть аккуратно обрезаем так, чтобы не повредить фитиль. Точно посередине, перпендикулярно оси, свечу нужно проткнуть одной большой булавкой или двумя поменьше с двух сторон — они послужат осью вращения. Концы булавок должны выступать из цилиндрических боков свечи примерно на 1−2 см с каждой стороны.

Теперь аккуратно устанавливаем полученную конструкцию на концы булавок, уложив их на края бокалов, и быстро поджигаем фитили с обеих сторон. Сперва свеча будет просто гореть, но через некоторое время начнет медленно раскачиваться из стороны в сторону, причем амплитуда будет со временем увеличиваться.

Физическая интерпретация

Причина происходящего проста. Каждый раз, когда капля парафина падает с одного из концов (А), он становится легче, и противоположный конец (Б) перевешивает. Пламя начинает «лизать» парафин конца Б с большей интенсивностью, с него падает чуть бóльшая капля — и тяжелее становится уже сторона А. С каждым разом амплитуда колебаний парафинового мотора увеличивается.

С точки зрения физики это звучит следующим образом. Изначально векторная сумма сил и моментов сил, действующих на систему, равна нулю. Когда с одного из концов падает первая капля парафина, его масса уменьшается; соответственно, вес P1 также становится меньше, чем вес противоположного конца P2, — это приводит к движению тяжелого конца вниз под действием силы тяжести. Колебания системы, которые в обычных условиях затухли бы, в данном случае поддерживаются за счет периодического изменения масс концов свечи.

Система колеблется вплоть до момента, когда пламя одного из концов доходит до оси вращения. Парафин плавится, и свеча падает. Какой из огней первым доберется до центра? Делайте ставки!

ВНИМАНИЕ!

В принципе, никакой опасности опыт не несет: горячий парафин не разбрызгивается по сторонам, пламя не выходит за пределы очерченной вращением свечи траектории. Тем не менее неосторожное обращение с открытым огнем может привести к пожару. Будьте внимательны и не позволяйте детям проводить опыт без надзора взрослых.

Статья «А вместо сердца – парафиновый мотор» впервые опубликована в №2 (148), февраль 2015.
Subscribe
promo wod_1958 august 5, 2016 01:11 5
Buy for 1 000 tokens
через Яндекс_Деньги или карта MasterGard - По событиям в Донецке сейчас пишу редко, дублировать то, что пишет официальная пресса ДНРе - смысла не вижу особенно об обстановке на фронте - достоверной инфой для общего пользования о происходящем не владею, а то, что "доходит" - просили…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments