Kuje i dziobie, dziobie i kuje ale nic na tym nie zyskuje (co więcej, traci na wysokości).

Schodzący dzięcioł jest zabawką prezentującą zasadę zachowania energii. Schodząc na pręcie i pracowicie kując, zużywa swą energię potencjalną na utrzymanie ruchu wahadłowego.

Dzięcioł posiada specyficzną metodę schodzenia w dół - nie ześlizguje się lecz przesuwa się skokowo jednocześnie kołysząc się. W stanie spoczynku obręcz, do której na sprężynie zamocowany jest dzięcioł, opiera się o tyczkę i w wyniku działania sił tarcia (statycznego) nie zsuwa się w dół.

Po odchyleniu dzięcioła, sprężyna rozciąga się, a po jej puszczeniu - wprawia dzięcioła w ruch wahadłowy. W pewnym momencie obręcz ustawia się równolegle do tyczki. W tym momencie dzięcioł zsuwa się niżej, kontynuując jednocześnie swój ruch wahadłowy. Bezwładność dzięcioła powoduje wygięcie się sprężyny w przeciwną stronę i cały cykl się powtarza, aż do momentu gdy dzięcioł osiągnie podstawę tyczki.

W zabawce tej początkowy zapas energii potencjalnej, związanej z wysokością jest stopniowo konsumowany - zamieniając się cyklicznie, przy każdym dziobnięciu, na przemian w energię kinetyczną dzięcioła i energię potencjalną sprężyny. W końcowym bilansie - początkowy zapas energii potencjalnej, wskutek tarcia obręczy o tyczkę, przechodzi w ciepło.

Dlaczego dzięcioł porusza się ruchem jednostajnym, mimo że tak naprawdę spada?

Mamy tu do czynienia ze zjawiskiem dynamicznej utraty energii - dyssypacji. W jednym cyklu dodatkowa ilość energii kinetycznej dzięcioła uzyskana z utraty jego energii potencjalnej całkowicie zamienia się w pracę sił tarcia (obręczy o tyczkę, tarcia wewnętrznego sprężyny, wahań podstawy itd.), czyli w ciepło.

Co więcej, dzięcioł właściwie wyważony ma swoją charakterystyczną prędkość schodzenia, jakby miał własny regulator. W pojedynczym cyklu, im dzięcioł szybciej "ześlizgnie" się w dół, tym większe szarpnięcie sprężyny, wahnięcie dzięcioła i nacisk na ślizgającą się w dół obręcz. Tarcie się zwiększa, a przez to w następnym cyklu prędkość jest mniejsza.

Oczywiście, źle zrobiony dzięcioł, lub nie rozbujany na początku ześliźnie się na dół bez dziobania.

Opracowały: Anna Okoniewska, Anna Kurowska, studentki III roku IF WSP (1999).

KS16