Na dużej zjeżdżalni, w odróżnieniu od małej, krążki i kulki czynią wiele kaprysów. Niektóre zjeżdżają gładko, a inne się na końcu zatrzymują i zastanawiają. Małe, krępe "miny podwodne" są zdecydowanie szybsze niż delikatne koła rowerowe. Te koła bardzo niechętnie się zatrzymują i zawracają. Może dlatego prawdziwe koła rowerowe są właśnie "puste" w środku? Aby podążać zawsze na wprost?
"Prawdziwe" obliczenia pokazują, że staczając się po pochyłości najszybciej na dole znajdzie się pełny cylinder, później kulka, a na końcu koło rowerowe. Mówimy, że koło rowerowe ma największy moment bezwładności - najtrudniej je rozpędzić.
JW Player goes here
|
JW Player goes here
|
Obręcz magazynuje sporo energii ruchu obrotowego i długo wytraca ją przez tarcie. Zwarta "mina" magazynuje proporcjonalnie mniej energii w formie ruchu obrotowego.
Duża zjeżdżalnia ilustruje kilka zagadnień ruchu.
|
|
JW Player goes here
|
JW Player goes here
|
Niezależnie od skomplikowanych praw rządzących staczaniem się obiektów na równi (moment bezwładności, tarcie) ruch jest znakomicie powtarzalny. W kategoriach energii, staczająca się (bez poślizgu) obręcz magazynuje w formie energii kinetycznej ruchu posuwistego 50% energii całkowitej, a pozostałe 50% w postaci energii kinetycznej ruchu obrotowego, zgodnie ze wzorami.
Etrans = ½mv2 Dla pełnego cylindra proporcje te wynoszą 2/3 i 1/3, zgodnie ze wzorem Erot = ½Iw2 = ½(½mr2)(v/r)2 = ¼mv2 Oderwane koło samochodowe, nawet tocząc się powoli, niesie ze sobą sporą energię kinetyczną. |
|
Podobne doświadczenie można przeprowadzić na nachylonej desce, spuszczając puszkę z kompotem (dobre przybliżenie zerowej energii ruchu obrotowego) i puszkę mięsną. W końcu, jak pokazał p. Dohnalik, profesor UJ w zakresie Fizyki Atomowej, za pomocą doświadczeń ze staczaniem się, można rozróżnić jajko ugotowane od surowego (Foton, 85, lato 2004, s. 53). |
Patrz także: inne zabawki, pojęcia i zjawiska związane: | |
Energia (zas. zach. energii): | Kamień celtycki | Koziołki - fikołki | Kroczące zwierzaki | Młynek Croksa | Pingwiny Zosi | Schodząca sprężyna | Schodzący dzięcioł | Słoneczne baterie | Spadające piłeczki | Wahadło Maxwella | Wahadło Newtona | Wstający bączek |
Moment bezwładności: | Piesek-kiwaczek | Poczucie równowagi |
Tarcie: | Foka | Kamień celtycki | Koziołki - fikołki | Kroczące zwierzaki | Mała zjeżdżalnia | Pingwiny Zosi | Schodzący dzięcioł | Wstający bączek |
KS16