Юный техник 1974-11, страница 60
Эксперимент ьМаяЙгНик J[. %А. /Капицы 5 Где находится точка устойчивого равновесия маятника! Скорее всего вы, не задумаваясь, ответите: конечно, внизу. Ведь известно: точка равновесия — это всегда точка наименьшего значения потенциальной энергии... Но не будем торопиться с ответом. Ответ верен, но только в случае равновесия статического. А что будет, если точка подвеса маятника сама движется! Крупнейший советский физик академик П. Л. Капица более двадцати лет назад подробно разобрал такую задачу. Вот что он писап: «При динамическом равновесии наиболее устойчивое то состояние, при котором центр тяжести занимает наиболее высокое положение. Обычный волчок является ярким примером этого принципа. При быстром движении человека на ходулях или велосипедиста наиболее устойчивое положение соответствует максимуму потенциальной энер. гии». П. Л. Капица решил задачу, условием которой выбрал вертикальные колебания точки подвеса маятника с некоторой частотой. Математически это решение выглядит довольно сложно. В результате, как и следовало ожидать, получилось, что положение устойчивого равновесия маятника соответствует положению вертикально вверх. Задача была решена для математического маятника. Но оказалось, что и для реального физического маятника это решение справедливо. В кабинете физических демонстраций МГУ была создана модель такого маятника. Вопреки всем нашим обыденным представлениям можно увидеть, что после затухающих колебаний маятник замирает наверху. Попробуем повторить этот опыт. Для этого нужен мотор. В кабинете физических демонстраций для данного опыта использован электродвигатель от швейной машины 1. На оси мотора эксцентрично укреплен шариковый подшипник 2, на обойме которого насажена тяга 3, передающая движение рычагу 4. На конце рычага свободно прикреплен маятник 5 длиной 15 см. Устойчивое положение маятника будет достигаться при амплитуде колебаний точки подвеса 3—4 мм и оборотах двигателя 4000—6000 об/мин. Стержень 4 нужно делать легким и прочным, например из дюралюминия, а сам маятник 5 можно изготовить из легкой алюминиевой трубки. Т. МУСАЕВ. инженер кабинета физических демонстраций МГУ 56 |
