Drewniany parostatek, z kołami napędzanymi przez wodę, waha się na sprężynie w górę i dół. Ale koła kręcą się tylko w jedną stronę. Dlaczego?

Zauważ, że w czasie ruchu parostatku w górę, sznurek zawinięty na osi kół wodnych się nie ślizga, natomiast w trakcie ruchu parostatku w dół ten sznurek ślizga się po osi i kół nie napędza.

Zrób takie doświadczenie¹⁾. Połóż poziomo długi ołówek na palcach wskazujących lewej i prawej ręki - niech twoje palce podpierają ołówek przy jego końcach. Zacznij przybliżać do siebie palce. Prawda, że najpierw przesuwa się jeden palec, później drugi, aż się spotkają w środku ołówka?

Zrób inne doświadczenie. Połóż gumkę poziomo na książce i powoli zacznij tę książkę nachylać. W pewnej chwili, przy dostatecznie dużym nachyleniu gumka zacznie zjeżdżać. Zatrzymaj książkę w tym nachyleniu, a nawet je nieco zmniejsz. Połóż ponownie gumkę, ale teraz ją lekko pchnij. Prawda że się zsuwa, nawet przy mniejszym nachyleniu niż w pierwszej części tego doświadczenia²⁾.

Te zjawiska łączą się też z innym: samochodem w poślizgu. O ile koła się toczą, samochód nie wypada z zakrętu. Ale jeśli niewprawny kierowca nagłym szarpnięciem kierownicy spowoduje poślizg kół, to przy takiej same prędkości jak poprzednio, samochód na szosie się nie utrzyma.

Mówimy o tarcie statycznym (gumki nieruchomo na książce, toczącym się bez poślizgu kole) i dynamicznym - w poślizgu. Tarcie statyczne jest większe niż dynamiczne.

Drugi element "fizyczny" tej zabawki wiąże się z windą. Zauważyłeś, że w kiedy rusza ostro do góry uginają się nogi? Mówimy o siłach bezwładności.

Kiedy parostatek rusza się do góry, kulka obciążająca sznurek pozornie więcej waży. Sznurek zaciska się mocniej na osi i tarcie statyczne sznurka o oś powoduje jej obrót. Kiedy parostatek rusza się w dół, kulka przez chwilę jakby mniej ważyła - nacisk sznurka na oś się zmniejsza, sznurek zaczyna się ślizgać po osi, siła tarcia dynamicznego jest mniejsza niż tarcia statycznego przy ruchu ku górze.

Trochę to skomplikowane, ale zabawka działa!

¹⁾Doświadczenie "stare jak świat" - temat Olimpiady Fizycznej Stopnia Wojewódzkiego chyba w roku szkolnym 1974/75, opisane przez Prof. K. Ernsta w jego książce "Einstein na huśtawce".

²⁾Mała zjeżdżalnia szczególnie dobrze nadaje się do tych doświadczeń.

KS16