Ptak, który na pierwszy rzut oka zawisa nienaturalnie na dziobie, huśtająca się papuga, czy też miś ekwilibrysta - to zabawki, które prezentują zagadnienie środka ciężkości.
We wszystkich tych zabawkach "naturalny" środek ciężkości przesunięty został za pomocą dodatkowych ciężarków, tak aby rzeczywisty środek ciężkości znajdował się dokładnie pod punktem podparcia.
W przypadku ptaka dodatkowo obciążone są skrzydła, co przesuwa jego środek ciężkości w kierunku dzioba, tak iż w położeniu równowagi środek ciężkości znajduje się poniżej punktu podparcia. Podobnie rzecz się ma w przypadku misia - zakrzywiona tyczka, którą ekwilibrysta trzyma w łapach - obciążona jest kulkami. Z kolei papuga i tukan huśtają się na podpórce dzięki dodatkowemu obciążeniu ogonów.
Taka papuga nazywana jest czasem papugą Maxwella.
JW Player goes here
|
JW Player goes here
|
Ptak, w odróżnieniu od papugi Maxwella, która jest płaska, pokazuje jeszcze jeden aspekt położenia środka ciężkości. Jego "właściwe" ułożenie dotyczy obu (a raczej trzech) kierunków. Patrząc z góry, szeroko rozłożone skrzydła ptaka tworzą z jego ogonem jakby trójkąt: środek ciężkości tego trójkąta jest w punkcie podparcia. Patrząc z boku, nisko opuszczone końce skrzydeł zapewniają, że środek ciężkości jest poniżej punktu podparcia.
Kiedy wprawiamy zabawki w ruch drgający, ruszają się one leniwie. W zabawkach tych środek ciężkości znajduje się niedaleko od punktu obrotu (wahania), natomiast moment bezwładności jest stosunkowo duży. Zgodnie ze wzorem na okres drgań wahadła fizycznego
gdzie: I - moment bezwładności względem osi zawieszenia, z - odległość środka ciężkości od punktu zawieszenia, g - przyspieszenie ziemskie, stosunek I/mz nosi nazwę długości zredukowanej wahadła fizycznego, okres drgań jest stosunkowo długi.
JW Player goes here
|
Konstrukcyjna prostota tego typu zabawek umożliwia eksperymentowanie z różnym umiejscowieniem środka ciężkości oraz jego przestrzennym wyznaczeniem, czego przykładem mogą być "księżycowa układanka", czy "kuchenny" model ptaka.
Patrz także: inne zabawki, pojęcia i zjawiska związane: | |
Środek ciężkości | Kaczka pijaczka | Koziołki-fikołki | Piesek kiwaczek | Podwójny stożek | Samolot | Wańka-wstańka |
Moment bezwładności: | Duża zjeżdżalnia | Piesek-kiwaczek | Wahadło Maxwella | Wstający bączek |
Wahadło fizyczne: | Piesek-kiwaczek |
KS16