Ten dzięcioł nie ześlizguje się, ale schodzi miarowym krokiem. Obręcz, na której wisi, trochę się zsuwa, pózniej zakleszcza a dziecioł się kiwa i dziobie. |
||
Przyczyną skokowego ruchu dzięcioła jest tarcie statyczne między obręczą a palikiem. Sprężyna służy od magazynowania energii spreżystej, aby zapewnić kolejne wahnięcie.
Widziałeś kiedyś wysokie pale na zabawach ludowych w Bawarii? Zawodnicy wspinają się w górę jak anty-dzięcioły, a pale są śliskie, aby im utrudnić wspinanie. |
||
Schodzący dzięcioł jest zabawką ilustrującą zasadę zachowania energii. Schodząc po pręcie i pracowicie kując, zużywa swą energię potencjalną na utrzymanie ruchu wahadłowego. 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 na przemian w energię kinetyczną dzięcioła i energię potencjalną sprężyny. W koncowym 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 (dyssypacji) energii. W jednym cyklu dodatkowa ilość energii kinetycznej dzięcioła uzyskana z utraty jego energii potencjalnej całkowicie zamienia się w pracę przeciwko siłom tarcia (obręczy o tyczkę, tarcia wewnętrznego sprężyny, wahan podstawy itd.), czyli w ciepło. Co więcej, dzięcioł właściwie wyważony ma swoją charakterystyczną prędkość schodzenia 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, zle zrobiony dzięcioł, lub nie rozbujany na początku ześlizgnie się na dół bez dziobania. |