Zastanawialiście się kiedyś, jak działa huśtawka? Niby jest w równowadze, ale jak tylko jedno dziecko nieco przeważy, to spada w tę stronę.

Huśtawka, to taki odwrócony piesek-kiwaczek: środek ciężkości jest ponad punktem podparcia. Małe przechylenie w bok i środek ciężkości znajdzie się poza punktem podparcia - huśtawka się przechyli. A piesek ma środek ciężkości pod punktem zawieszenia.

Piesek jest dobrym sygnalizatorem ruchu. Tylko małe drgnięcie i już jego głowa się buja.

Głowa pieska to taka huśtawka - z długą i ciężką przeciwwagą ukrytą w korpusie, w postaci szyny zawieszonej pośrodku. Głowa pieska to widoczny jeden koniec tej szyny. Przeciwwaga ma regulowaną długość, tak że możliwe jest dokładne ustawienie środka ciężkości. Środek ten znajduje się pod punktem zawieszenia, ale leży blisko niego.

1. Równowagę trwałą lub nietrwałą pokazują wektory sił (a właściwie ich momenty): w piesku-kiwaczku lub wychylonym wieszaku moment siły (czyli iloczyn siły przez ramię działania) rośnie, im bardziej się wieszak wychyli. Moment ten dąży do przywrócenia równowagi. W huśtawce moment siły rośnie z wychyleniem, ale działa w tym samym kierunku co wychylenie - równowaga jest nietrwała. Chyba że huśtawka ma punkt podparcia powyżej ramion, jak na zdjęciu poniżej.

2. Powolne wahanie się kiwaczka wynika ze wzoru:

gdzie I jest momentem bezwładności równym I = (1/12)ml² dla pręta zawieszonego w środku, l długością pręta a r odległością między środkiem ciężkości a punktem zawieszenia. Ponieważ odległość r jest mała a długość l duża, a co za tym idzie również moment I duży, więc kiwaczek waha się powoli.

Zauważmy, że masa pręta we wzorze powyższym nie ma wpływu na okres drgań. Natomiast dzięki dużej masie kiwaczek waha się dłużej: opór powietrza jest stosunkowo mały.

3. Głowa jest zawieszona na cienkim, skośnym haczyku. Dzięki temu nawet przy większych wychyleniach głowa nie spada ze swego punktu zamocowania.

Innym przykładem "kiwaczków" są żuczki "Fouriera" - reagujące na najdrobniejsze drgania podłoża.

A teraz obejrzyj naprawdę dużego kiwaczka (przed budynkiem Wydziału Chemii, Freie Universität Berlin).