目に見えない軸を使った実験。自宅で楽しい物理実験

目に見えない軸の実験。物理実験

物理学の面白い実験

車輪やその他の機械部品が回転する車軸は、非常に現実的な物理体です。見て、触れてみましょう。通常、これらは金属シャフト、ローラー、ロッド、チューブです。鉄道車両では車軸が車輪とともに回転しますが、自転車などでは車輪が固定された車軸を中心に回転します。

しかし、「軸」という言葉は別の意味でも使われます。この単語は、回転が発生する条件付きの目に見えない線と呼ばれます。氷上でコマを演じるフィギュアスケート選手、空中で宙返りをする体操選手、そして最後に私たちの惑星である地球はすべて、回転軸と呼ばれる目に見えない線の周りを回っています。自由回転軸という名前もあります。回転体の重心を必ず通過します。

このような自由回転軸を使用していくつかの実験を行っていきます。これらの軸は存在しますが、目に見えず、見ることも触れることもできません。実験するには、目に見えない軸を中心にさまざまな物体を高速で回転させる装置を作成する必要があります。

厚いボール紙から直径25〜30センチメートルの円を切り取り、その中心に小さな穴を開け、古いテーブルランプの丸いベースの上に置きます。この部品は、ストーブの鋳鉄バーナーや研ぎ器の研磨ディスクと交換できます。一言で言えばハードサークルでしょう。バーナーまたは砥石車を使用する場合は、適切なサイズの合板から別の円を切り取り、その中心に小さな穴を開け、選択した円盤をこの円の上に置く必要があります。ボール紙から切り取った円をその上に置きます。できあがった円の積み重ね (ここではすべてを単に円盤と呼びます) の中央に XNUMX 本の強力なロープを通し、一番下で結び目を作ります。それらに吊り下げられたディスクは水平にぶら下がり、ノードにもたれかかります。

デバイスの準備ができたので、実験を始めましょう。

ディスクが置かれている結び目に長さ25センチメートルの細い紐を結びます。他の実験では、他の靴紐を選択する必要がある場合があります。麻ひも（紙だけではない）や、実験によっては細い釣り糸を使用することもできます。

ディスクの下にぶら下がっている紐の端、つまり一番最後に鉛筆を結びます。円盤を回転させながら、円盤がぶら下がっているロープをよくねじります。手を離すと高速回転が始まります。ロープの間に挿入された丸い石鹸棒に圧力を加えると、非常に速い回転が達成されます。

つまり、ディスクは回転しています。円盤の下にぶら下がっている鉛筆はどうなりますか? 彼もまた、コードを中心に回転し、徐々に水平の姿勢をとります。その回転軸、つまり目に見えない自由軸は、鉛筆の中心、つまり重心を正確に通過します。

この実験や自由回転軸を使用した他の実験では、ディスクの回転速度を調整する必要があります。速度は吊り下げた物体を水平位置にするのに十分な速度である必要がありますが、コードがディスク自体まで上昇しないようにしてください。ロープのねじり具合やロープの間に差し込む棒の圧力を変えることで、簡単に希望の回転速度を実現できます。

次の実験では、鉛筆の代わりに、厚紙を切り抜いた直径10センチほどの円を紐に結び付けます。千枚通しで小さな穴を開けて、端まで結び付ける必要があります。十分なディスク回転速度があれば、円はその中心を通る自由軸の周りを水平に回転します。

目に見えない軸を使った実験

厚紙のマグカップの代わりに、手元にある対称的な物体や指輪をぶら下げます。たとえば、スキーポールのリムの部分に大皿を吊るすことができます。高速回転すると水平方向にも回転します。

また素晴らしい体験をしてください。小さなペーパークリップを XNUMX 個用意し、それらをつなげて閉じた鎖を作ります。細い釣り糸でディスクの下に吊り下げます。ディスクがうまく回転すると、チェーンは水平に回転するリングを形成します。このリングの目に見えない自由軸は、リングの中心、つまり重心を正確に通過します。

回転するオブジェクト自体が垂直方向の自由軸を選択します。それぞれについて、この軸は、このオブジェクトが回転できるすべての可能な軸の中で最も安定していることが判明しました。

目に見えない軸を使った実験

ここで説明した実験をして、物を吊るすときのコードの長さや、コードを取り付ける場所を変えてみてください。ディスクは、揺れるのではなく、厳密に水平にぶら下がっている必要があります。もちろん、他のすべての実験と同様に、常に忍耐と忍耐力を発揮する必要があります。

自由回転を使った興味深い実験は、S。P.Strelkovによる「力学」で説明されています。

目に見えない軸を使った実験

マッチ箱には、その重心を通る XNUMX つの相互に直交する自由回転軸があります。しかし、最も安定した回転軸は XNUMX つだけです。XNUMX つはマッチ箱の中央を垂直に通過し、もう XNUMX つは箱に沿って水平に走ります。また、ボックスを横切る軸は安定した回転を提供しません。空のマッチ箱を XNUMX 本の指でつかみ、もう一方の手で軽くはじき上げます。これを数回繰り返し、そのたびにボックスが上記の XNUMX つの軸のいずれかの周りを交互に回転します。よく見ると、ボックスが XNUMX つの軸のどれをよりよく回転するかがより明確にわかります。

著者: Rabiza F.V.

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