Какая сила не дает волчку упасть. Почему не падает вращающийся волчок? Все ли падает вниз: небольшой эксперимент

Морской конек - удивительный и необычный представитель тропических водоемов. Его внешний вид и некоторые особенности жизни отличаются от представителей морской среды. Среди ценителей подобных особей распространен вопрос: морской конек - это рыба или животное. Ответ на него прост - особь относится к царству животных и классу Лучеперых рыб. После многих лет исследований ученые доказали, что животное является близким родственником рыбы-иглы.

Морской конек относится к царству животных и классу лучеперых рыб

Общие сведения

Поскольку животное считается сильно измененной разновидностью рыбы-иглы, относят его к отряду Иглообразные . Необычное тело конька действительно напоминает фигуру в шахматах. Возможно, именно это стало поводом дать животному такое название.

В естественной среде встретить конька можно в субтропических и тропических водоемах по всему миру. Соленая и максимально чистая вода - лучшее условие для его комфортного проживания. Размеры морского конька небольшие и составляют от 2 до 30−32 см. Довольно редко можно встретить особей, которые достигают 35 см в длину.

О том, где живет морской конек, ходит множество теорий, поскольку его встречали в разных уголках планеты. Чаще всего животное можно встретить в водоемах Австралии, иногда Англии. Иногда отдельные виды встречаются в Азовском и Черном море. Он предпочитает держаться ближе ко дну и использует водоросли в качестве укрытия, маскируясь в их зарослях и меняя цвет соответственно тому, в какой цвет они окрашены.

Морской конек предпочитает находиться на дне водоема и прятаться в водорослях

Тело рыбки покрыто очень жестким и костистым панцирем , который защищает от отрицательного воздействия окружающей среды. Нередко на теле есть шипы разной длины и формы, некоторые покрыты длинными лентовидными отростками разного цвета. Удивительно, но у этой рыбы нет чешуи. Особенностью строения станет голова, поскольку она очень крепко прикрепляется к телу и не поворачивается. Если конек хочет оглянуться, он поворачивается всем телом или же выпучивает глаза.

Каждый глаз двигается отдельно от другого. Такая особенность присуща также хамелеонам, которые могут вращать каждым глазом отдельно по кругу. О том, сколько живут морские коньки, идут споры, поскольку обычно продолжительность жизни составляет до 4 лет, но в некоторых случаях можно встретить представителей, которые живут до 6 лет.

Еще одной особенностью рыбки считается ее вертикальное расположение в воде. Это возможно благодаря тому, что плавательный пузырь разделен тонкой перегородкой на два отдела и позволяет сохранять вертикальное положение.

Популярные виды

Морских коньков в естественной среде обитания насчитывают около 50 видов. Каждый из них отличается размерами, внешним видом и некоторыми особенностями строения. Наиболее распространенными считаются следующие:

В Южной Японии можно встретить карликовых особей. Они окрашены в светлые тона с фиолетовыми полосами или пятнами. Отлично маскируются под кораллы. Имеют длину тела не более 3 см. Предпочитают не опускаться на глубину более, чем 40 метров.

Особенности питания

Удивительные рыбки относятся к одному из немногих видов, на которые не идет охота со стороны других обитателей морских глубин. Все дело в строении особей, в котором преобладают шипы и костные пластины. Такую пищу не способны переваривать крупные хищные рыбы или другие охотники. Единственный, кто может полакомиться коньком, - песчаный краб, желудок которого способен переварить съеденное.

Сами коньки питаются планктоном.

Любимое лакомство этих необычных рыбок - детеныши раков и другие мелкие рыбки. Благодаря удивительной способности конька маскироваться и оставаться неподвижным на протяжении нескольких часов он успешно на них охотится. Ждет момента, когда жертва приблизится и втягивает ее вместе с водой в рот.

У морских коньков отсутствует желудок. Поэтому они очень прожорливы

Несмотря на маленькие габариты, морские коньки очень прожорливы и способны до 10 часов в сутки охотиться и поедать большое количество мелких особей. Это связано с тем, что у особей отсутствует желудок, поэтому пища довольно быстро проходит все отделы пищеварительной системы. Если же содержать их в неволе, следует соблюдать несколько правил кормления:

• Выведенные в неволе особи способны питаться мертвыми дафниями , креветками и другими мелкими особями, а также сухим кормом для рыб.
• Корм должен быть только свежим.
• Кормить особей следует регулярно, но не допускать переедания, поскольку в неволе это может стать причиной разнообразных болезней.

Допускается установка разнообразных кормушек, в которые помещают пищу. Через несколько дней после установки такого нововведения особи сами поймут, что это новое место приема пищи. Возле кормушек следует установить несколько длинных прутьев или палочек, чтобы коньки могли цепляться за них во время приема пищи.

Размножение морских коньков

Необычные рыбки ведут малоподвижный образ жизни и практически все время находятся на одном месте. В случае опасности могут развивать приличную скорость или прикрепляются к крупным рыбам, чтобы те перенесли их в более безопасное место.

Рыбка отличается верностью и на протяжении жизни предпочитает находиться рядом с одним партнером. Лишь в редких случаях самка или самец меняет спутника жизни. Наиболее невероятным станет тот факт, что в супружеской паре потомство вынашивает самец. После начала нереста пара исполняет определенный брачный танец на протяжении длительного времени. После этого самка переносит икринки в специальный карман, который находится у самца на брюхе.

После 2 недель вынашивания из кармана выходят мальки, которые уже самостоятельны и тут же отправляются в свободное плавание. Различные виды коньков отличаются своей плодовитостью и могут отложить от 5 до 2000 икринок за один раз.

Разводить коньков в неволе довольно сложно и любитель аквариумистики не справится с этим. Несмотря на то что особи довольно популярны среди аквариумистов, содержание их в искусственной среде имеет множество нюансов. При несоблюдении условий они начинают болеть и погибают.

В настоящее время морские коньки разных видов находятся на грани исчезания. Это связано с тем, что во многих странах рыбка относится к дорогому деликатесу, и вылавливают ее в промышленных масштабах. В некоторых регионах Австралии и Азии коньки используются в качестве сырья для приготовления различных мазей и медикаментозных средств.

О целебных свойствах мяса этой удивительной рыбки человечество знало с древности и включало его в состав многих блюд. Однако тогда любительская рыбалка не могла существенно снизить количество особей. Сейчас же вылов стал действительно проблемой, поскольку постепенно приводит к полному исчезновению вида.

Несмотря на то, что неподвижный волчок невозможно заставить стоять на остром конце, вращающийся волчок может стоять вертикально несколько минут. Вращающиеся волчки, аналогично другим вращающимся телам приобретают так называемый угловой момент (момент количества движения), величина которого зависит от распределения массы волчка и скорости его вращения.

Угловой момент воспроизводит вращающую силу (вращающий момент), которая заставляет ось вращающегося волчка сохранять угол своего наклона относительно вертикали и совершать колебательные движения, называющиеся в технике прецессией. Поскольку трение между опорной поверхностью и волчком вынуждает его терять часть углового момента, волчок постепенно замедляет свое движение и падает.

Несмотря на всю забавность вращающихся волчков, их свойства приносят огромную пользу в различных областях техники. Наиболее важным техническим приложением этих свойств является гироскоп, который похож на большой волчок, смонтированный на поворотной раме. Чрезвычайно чувствительный к изменению направления, вызывающему его прецессию, гироскоп является важнейшим элементом навигационных систем самолетов и морских судов и сделал возможным дистанционное управление системами ориентации космических кораблей.

Прецессия

Находящийся под постоянным воздействием силы тяжести, вращающийся волчок использует свою угловую скорость и гравитационное притяжение для создания боковой вращающей силы. Эта сила заставляет ось собственного вращения волчка совершать круговые движения (прецессировать) вокруг вертикальной оси OZ. Угол наклона оси волчка во время прецессии увеличивается по мере того как волчок теряет свой угловой момент.

Игрушка-перевертыш

Приведенная во вращение, такая игрушка перевернется и начнет вращаться на своей ручке (правый рисунок над текстом). Секрет этого трюка заключается в расположении центра тяжести. Вращающиеся игрушки наиболее устойчивы, когда их центр тяжести лежит высоко над опорной поверхностью. Когда игрушка-перевертыш начинает вращаться (левый рисунок над текстом), ее центр тяжести расположен рядом с опорной поверхностью. Для подъема своего центра тяжести игрушка поворачивается набок и затем становится на ручку, превращая часть своей кинетической энергии в потенциальную и приобретая гораздо большую устойчивость.

Наверное, у каждого из нас в детстве была игрушка юла. До чего же интересно было наблюдать за её вращением! И очень хотелось понять, почему неподвижная юла не может стоять вертикально, а когда её запускаешь, она начинает вращаться и не падает, сохраняя устойчивость на одной опоре.

Хотя юла – всего лишь игрушка, она привлекла пристальное внимание физиков. Юла представляет собой один из видов тела, которое в физике называется волчком. Как игрушка, чаще всего она имеет конструкцию, состоящую из двух полуконусов, соединённых вместе, по центру которых проходит ось. Но волчок может иметь и другую форму. Например, шестерёнка часового механизма тоже является волчком, как и гироскоп - насаженный на стержень массивный диск. Простейший волчок состоит из диска, в центр которого вставлена ось.

Ничто не может заставить волчок сохранять вертикальное положение, когда он неподвижен. Но стоит только раскрутить его, как он будет прочно стоять на остром конце. И чем быстрее скорость его вращения, тем устойчивее его положение.

Почему не падает вращающийся волчок

Нажать на картинку

Согласно закону инерции, открытому Ньютоном, все тела, находящиеся в движении, стремятся сохранить направление движения и величину скорости. Соответственно, подчиняется этому закону и вращающийся волчок. Сила инерции препятствует падению волчка, пытаясь сохранить первоначальный характер движения. Конечно, сила тяжести пытается свалить волчок, но чем быстрее он вращается, тем труднее преодолеть силу инерции.

Прецессия волчка

Толкнём волчок, вращающийся против часовой стрелки в направлении, показанном на рисунке. Под воздействием приложенной силы он наклонится влево. Точка А при этом двигается вниз, а точка В вверх. Обе точки согласно закону инерции окажут сопротивление толчку, пытаясь вернуться в исходное положение. В результате возникнет прецессионная сила, направленная перпендикулярно направлению толчка. Волчок отвернёт влево под углом 90 о по отношению к приложенной к нему силе. Если вращение происходило бы по часовой стрелке, он отвернул бы вправо под таким же углом.

Если бы волчок не вращался, то под действием силы тяжести он сразу же упал бы на поверхность, на которой он находится. Но, вращаясь, он не падает, а аналогично другим вращающимся телам получает момент количества движения (угловой момент). Величина этого момента зависит от массы волчка и скорости вращения. Возникает вращающая сила, которая заставляет ось волчка при вращении сохранять угол наклона относительно вертикали.

Со временем скорость вращения волчка снижается, и его движение начинает замедляться. Верхняя его точка постепенно отклоняется от первоначального положения в стороны. Её движение проходит по расходящейся спирали. Это и есть прецессия оси волчка.

Эффект прецессии можно также наблюдать, если, не дожидаясь замедления его вращения, просто толкнуть волчок, т. е. приложить к нему внешнюю силу. Момент приложенной силы изменяет направление момента импульса оси волчка.

Экспериментально подтверждено, что скорость изменения момента импульса вращающегося тела прямо пропорциональна величине приложенного к телу момента силы .

Гироскоп

Нажать на картинку

Если попытаться толкнуть вращающийся волчок, он качнётся и снова примет вертикальное положение. Более того, если его подбросить, то его ось всё равно сохранит своё направление. Это свойство волчка используется в технике.

До того как человечество придумало гироскоп, оно применяло разные способы ориентации в пространстве. Это были отвес и уровень, в основу работы которых была положена гравитация. Позже изобрели компас, который использовал магнетизм Земли, и астролябию, принцип работы которой основан на расположении звёзд. Но в сложных условиях эти приборы не всегда могли работать.

Работа гироскопа, изобретённого в начале XIX века немецким астрономом и математиком Иоганном Боненбергером, не зависела от плохой погоды, тряски, качки или электромагнитных помех. Этот прибор представлял собой тяжёлый металлический диск, через центр которого проходила ось. Вся эта конструкция заключалась в кольцо. Но она имела один существенный недостаток – её работа быстро замедлялась из-за сил трения.

Во второй половине XIX века для разгона и поддержания работы гироскопа было предложено использовать электродвигатель.

В ХХ веке гироскоп заменил компас в самолётах, ракетах, подводных лодках.

В гирокомпасе вращающееся колесо (ротор) устанавливается в кардановом подвесе, представляющем собой универсальную шарнирную опору, в которой закреплённое тело может свободно вращаться одновременно в нескольких плоскостях. Причём направление оси вращения тела останется неизменным независимо от того, как меняется расположение самого подвеса. Такой подвес очень удобно использовать там, где есть качка. Ведь предмет, закреплённый в ней, будет сохранять вертикальное положение несмотря ни на что.

Ротор гироскопа сохраняет свое направление в пространстве. Но Земля вращается. И наблюдателю покажется, что за 24 часа ось ротора делает полный оборот. В гирокомпасе ротор с помощью груза удерживают в горизонтальном положении. Сила тяжести создаёт крутящий момент, и ось ротора всегда направлена строго на север.

Гироскоп стал важнейшим элементом навигационных систем самолетов и морских судов.

В авиации применяется прибор, который называется авиагоризонт. Это гироскопический прибор, с помощью которого определяют углы крена и тангажа.

На основе волчка созданы и гироскопические стабилизаторы. Быстро вращающийся диск препятствует изменению оси вращения, «гасит» качку на кораблях. Такие стабилизаторы используются также в вертолётах для стабилизации их равновесия по вертикали и горизонтали.

Не только волчок может сохранять устойчивое положение относительно оси вращения. Если тело имеет правильную геометрическую форму, при вращении оно также способно сохранять устойчивость.

«Родственники» волчка

У волчка есть «родственники». Это велосипед и винтовочная пуля. На первый взгляд они абсолютно разные. Что же их объединяет?

Каждое из колёс велосипеда можно рассматривать как волчок. Если колёса неподвижны, велосипед валится на бок. А если они катятся, то и он сохраняет равновесие.

А пуля, выпущенная из винтовки, также вертится в полёте, как и волчок. Она ведёт себя так, потому что в стволе винтовки сделаны винтовые нарезы. Проносясь по ним, пуля получает вращательное движение. И в воздухе она сохраняет то же положение, что и в стволе, острым концом вперёд. Точно так же вращаются и пушечные снаряды. В отличие от старых пушек, стрелявших ядрами, дальность полёта и точность попадания таких снарядов выше.

Дети порой бывают очень любопытными и иногда задают вопросы, на которые очень сложно ответить. Например, почему люди не падают с Ведь она круглая, вращается вокруг своей оси да еще и перемещается в бескрайних просторах Вселенной среди огромного количества звезд. Почему при этом человек может спокойно ходить, сидеть на диване и совершенно не беспокоиться? К тому же некоторые народы так и живут «вверх ногами». Да и бутерброд, который уронили, падает на землю, а не летит в небо. Может, что-то притягивает нас к Земле и мы не может оторваться?

Почему люди не падают с поверхности Земли?

Если ребенок начал задавать подобные вопросы, то можно рассказать ему о гравитации, или по-другому - о земном притяжении. Ведь именно это явление заставляет любой предмет стремиться к поверхности Земли. Благодаря гравитации человек не падает и не улетает.

Земное притяжение позволяет населению планеты спокойно перемещаться по ее поверхности, возводить здания и всевозможные сооружения, кататься на санках или лыжах с горы. Благодаря гравитации предметы падают вниз, а не летят вверх. Чтобы проверить это на деле, достаточно подбросить мяч. Он в любом случае упадет на землю. Вот почему люди не падают с поверхности Земли.

А как же Луна?

Конечно, земное притяжение не позволяет человеку падать с Земли. Но возникает другой вопрос - почему Луна на нее не падает? Ответ очень прост. Луна движется постоянно по орбите нашей планеты. Если же спутник Земли остановится, то он обязательно упадет на поверхность планеты. Это также можно проверить, проведя небольшой эксперимент. Для этого нужно привязать веревочку к гайке и раскрутить ее. Она будет перемещаться в воздухе до тех пор, пока не остановится. Если же прекратить раскручивание, то гайка просто упадет. Стоит также отметить, что гравитация Луны примерно в 6 раз слабее земного притяжение. Именно по этой причине здесь ощущается невесомость.

есть у всех

Силой притяжения обладают практически все предметы: животные, машины, здания, люди и даже мебель. И человек не притягивается к другому человеку только потому, что наша гравитация достаточно мала.

Сила притяжения напрямую зависит от расстояния между отдельными телами, а также от их массы. Так как человек весит очень мало, он притягивается не к другим предметам, а именно к Земле. Ведь ее масса значительно больше. Земля очень большая. Масса нашей планеты огромна. Естественно, и сила притяжения велика. Благодаря этому все предметы притягиваются именно к Земле.

Когда было открыто земное притяжение?

Для детей бывают неинтересны скучные факты. Но история открытия земного притяжения достаточно странная и забавная. был открыт Исааком Ньютоном. Ученый сидел под яблоней и размышлял о Вселенной. В этот момент ему на голову упал плод. В результате этого ученый осознал, что все предметы падают именно вниз, потому что существует сила притяжения. продолжил свои исследования. Ученый установил, что сила гравитации зависит от массы тел, а также от расстояния между ними. Он также доказал, что на большом расстоянии предметы не способны влиять друг на друга. Так и возник закон гравитации.

Все ли падает вниз: небольшой эксперимент

Чтобы ребенок мог лучше понять, почему люди не падают с поверхности Земли, можно провести небольшой эксперимент. Для этого потребуются:

1. Картон.
2. Стакан.
3. Вода.

Стакан необходимо наполнить жидкостью до самых краев. После этого емкость следует накрыть картоном так, чтобы внутрь не попал воздух. После этого нужно перевернуть стакан дном вверх, придерживая при этом картон рукой. Лучше всего проводить эксперимент над раковиной.

Что же произошло? Картон и вода остались на месте. Дело в том, что внутри емкости совершенно нет воздуха. Картон и вода неспособны преодолеть давление воздуха снаружи. Именно по этой причине они остаются на своих местах.

И хотя сегодня явственно слышно, что песенка, в общем-то, танцевальная, по своей ритмике и стилю близкая к диско, тогда мы, ничтоже сумняшеся, воспринимали её, как настоящую . Фото: Скан обложки СВ

История КРУИЗА, как и многих других советских 1980-х годов, уходит своими корнями в ВИА. Был такой немалый ансамбль из 12 человек — МОЛОДЫЕ ГОЛОСА. В 1980 году в эту многочисленную компанию решили принять .

Этот парень в тёмных очках (Сарычев выбил в детстве глаз из самодельного пистолета и долго по этому поводу комплексовал) оказался не только талантливым клавишником и обладателем самопального синтезатора, но и весьма креативным человеком. Именно он выдвинул идею создать на базе МОЛОДЫХ ГОЛОСОВ собственную группу, которая после официальной программы, состоящей из песен советских композиторов, играла бы на сцене собственный материал.

Сергей Сарычев:
«Я подговорил их руководителя Матвея Аничкина, чтобы он организовал концерт из двух отделений. Чтобы в первом МОЛОДЫЕ ГОЛОСА со своими „дудками“ исполняли этот свой „джаз“, а во втором отделении пятеро музыкантов МОЛОДЫХ ГОЛОСОВ играли рок».

Очень быстро выяснилось, что второе отделение вызывает у публики гораздо больший интерес, чем первое. И уже в 1981 году рок-пятёрка создаёт при Тамбовской филармонии отдельную группу под названием КРУИЗ.

Валерий Гаина, гитарист КРУИЗА:
«…мы заметили совершенно непонятную реакцию зала — как только мы начинали эти песни играть, публика тут же сходила с ума. Ни с того ни с сего. Этих песен тогда не знали — не было записей. А они устраивали фурор на ».

Хотя первый альбом группы, проходивший под незатейливым названием «Круиз-1», обычно датируется 1981 годом, музыканты вспоминали, что сама дебютная фонограмма была записана осенью 1980-го (ещё до выхода из состава МОЛОДЫХ ГОЛОСОВ). Первое же выступление под новой маркой состоялось в сентябре 1981 года в Харьковском Дворце Спорта (вместе с группой МАГНЕТИК БЭНД). По воспоминаниям, в пятитысячный зал тогда удалось втиснуться восьми тысячам человек. Те же, кому не повезло, внимали звукам с улицы.

Драйв, профессиональная игра и лазерное шоу сделали КРУИЗ суперпопулярными. Их даже бранили в прессе за то, что, мол, молодежь у них на концертах стулья ломает.

Для первого альбома Сарычев сочинил всего одну песню — зато именно она и стала прорывным хитом КРУИЗА. Правда многие слушатели были озадачены тем, почему «Волчок» содержит всего один куплет. Оказалось, что в оригинальной задумке никакого куплета вообще не планировалось.

Александр Монин, вокалист КРУИЗА:
«Изначально автор этой песни Борис Доронин… написал текст вообще из двух строк. Запев шел на „Крутится волчок, крутится волчок, крутится волчок“, и больше ничего по запеву не произносилось. А припев звучал так: „Бежит слеза, вперёд, назад“.
Вот весь текст. Я бы сказал, стихи. Это был минимализм, но это была песня, которая наполнялась какими-то эмоциями. Любую фразу можно произнести с разными интонациями сто тысяч раз. Это и происходило в песне. Но… Местные московские цензоры на нас наехали, сказав, что песня не может состоять из двух строчек. Мы взяли и подписали ещё немножечко. Хотя суть песни не изменилась».

Текст досочинил основной текстовик КРУИЗА — , и песня обрела такой желанный для советских цензоров смысл.

Александр Монин:
«Нужно понимать, что это абсолютная символика. Это не детская игрушка. Это вечно вращающийся символ жизни, который периодически то медленнее, то быстрее вращается, то заваливается на бок. Чтобы он вращался и не останавливался, надо прилагать какие-то усилия. Именно об этом и песня…».

«Волчком» хиты группы КРУИЗ не ограничивались. Достаточно упомянуть такие яркие песни, как «Не позволяй душе лениться», «Музыка Невы», «Как скучно жить без светлой сказки». Музыку к ним сочинил Валерий Гаина, который, правда, не постеснялся вставить в «Сказку» проигрыш из песни Боба Дилана «I Want You» .

Что касается «Души», то здесь Гаина обратился к классике, а именно к стихотворению поэта . Лично мне эта песня никогда не нравилась — мажорный припев плохо резонировал со стихами. Зато КРУИЗ сумел попасть с «Душой» на большой экран — их выступление можно было увидеть в художественном фильме «Путешествие будет приятным» (1982).

Советская индустрия звукозаписи соизволила обратить внимание на успех группы лишь в 1983 году. «Волчок», наконец-то, обрёл воплощение на виниле. Сначала как одна из песен на сборнике «Парад ансамблей» и лишь в 1985-м — на отдельном миньоне самого КРУИЗА.
Фото: Обложки пластинок

За это время группа успела распасться (в 1984 году вышел указ, погубивший много советских рок-коллективов) и собраться вновь — на этот раз в обличье «хеви-металлического» трио, возглавляемого Гаиной. «Металл» был в моде, и «Волчки» уже не годились.

В 1989 году группа снова распалась, а Гаина организовал собственный проект. Очередной раз КРУИЗ собрался лишь в 1992 году по инициативе Монина. Страну к тому времени прошибла ностальгия и о «Волчке» вспомнили. Правда, играли его теперь более жёстко.

А что же Сарычев? — спросите вы. А Сарычев покинул КРУИЗ ещё в начале 1983 года, чтобы создать свой собственный проект. Но об этом в следующей статье.