用隐形轴进行实验。在家进行有趣的物理实验

用隐形轴进行实验。物理实验

有趣的物理实验

轮子或其他机器部件在其上旋转的轴是非常真实的物理实体。你可以看到它们，触摸它们。通常这些是金属轴、滚子、棒、管。在铁路车辆中，车轴随车轮旋转，而在自行车中，车轮在固定轴上旋转。

但“轴”一词也有另一种含义。这个词被称为有条件的、不可见的线，围绕它发生旋转。冰上花样滑冰运动员表演陀螺，体操运动员在空中翻筋斗，最后是我们的地球——它们都围绕着看不见的线旋转，这些线被称为旋转轴。还有这样一个名字——自由旋转轴。它总是穿过旋转体的重心。

我们将用这样的自由旋转轴做一些实验。尽管这些轴存在，但它们是不可见的：它们看不见或摸不着。对于实验，您需要制作一个设备，可以围绕看不见的轴高速旋转各种物体。

用厚纸板剪出一个直径25-30厘米的圆圈，在其中心打一个小孔，然后将其放在旧台灯的圆形底座上。您可以用炉子上的铸铁燃烧器或磨刀器的研磨盘替换该部件。总之，一定是一个艰难的循环。如果您使用燃烧器或砂轮，则需要从一块适当尺寸的胶合板上切下另一个圆，在其中心开一个小孔，然后将选定的圆盘放在该圆上。将纸板切出的圆形放在上面。穿过所得圆圈的中间（我们现在将其全部称为圆盘），穿入两根坚固的绳子，并在底部打一个结。从它们悬挂的磁盘将水平悬挂，靠在节点上。

设备准备好了，让我们开始实验吧。

将一根 25 厘米长的细绳系在放置圆盘的结上。对于其他实验，可能需要选择其他鞋带。您还可以使用麻线（仅不是纸），并且对于一些实验 - 细钓鱼线。

将一支铅笔系在挂在圆盘下方的绳子末端 - 在末端。旋转圆盘，扭转悬挂圆盘的绳子。当您松开它时，它将开始快速旋转。通过对插入绳索之间的圆形肥皂棒施加压力，可以实现非常快速的旋转。

所以，磁盘正在旋转。挂在圆盘下面的铅笔会发生什么？他也会在绳子上旋转并逐渐采取水平位置。它的旋转轴是一根看不见的自由轴，正好穿过铅笔的中间——它的重心。

在这个和其他自由旋转轴的实验中，有必要调整圆盘的旋转速度。速度应足以使悬挂的物体达到水平位置，但绳索不应上升到圆盘本身。通过改变绳索的扭转程度或插入绳索之间的棍子的压力，很容易实现所需的旋转速度。

在下一个实验中，用厚纸板剪出一个直径约 10 厘米的圆圈，而不是铅笔，系在一根绳子上。它必须绑在边缘，用锥子打一个小孔。当圆盘旋转速度足够时，圆将围绕穿过其中心的自由轴水平旋转。

用隐形轴进行实验

不要悬挂纸板杯，而是悬挂一些手边的对称物体或戒指。例如，您可以将盘子挂在滑雪杆的边缘处。当快速旋转时，它也会水平旋转。

再来一次精彩的体验。取十六个小回形针，将它们串在一起形成一条闭合的链。用细钓鱼线将其挂在圆盘下方。当圆盘旋转良好时，链条形成一个水平旋转的环。这个环的看不见的自由轴恰好穿过它的中间——它的重心。

我们的旋转物体自己选择垂直自由轴。对于它们中的每一个，该轴被证明是该物体可以围绕其旋转的所有可能轴中最稳定的。

用隐形轴进行实验

进行此处描述的实验，尝试改变悬挂物体的绳索长度（绳索连接的位置）。磁盘应严格水平悬挂，不得晃动。当然，与所有其他实验一样，我们必须始终保持耐心和毅力。

S. P. Strelkov 在“Mechanics”中描述了一个有趣的自由旋转实验。

用隐形轴进行实验

火柴盒具有穿过其重心的三个相互垂直的自由旋转轴。但它只有两个最稳定的旋转轴：一个垂直穿过火柴盒的中间，另一个沿着火柴盒水平延伸。并且穿过盒子的轴不能提供稳定的旋转。用两根手指抓住一个空火柴盒，然后用另一只手轻轻地将它翻转起来。重复此操作几次，每次使盒子围绕上述三个轴之一交替旋转。仔细观察，你会亲眼看到盒子的三个轴中哪一个旋转得更好、更清楚。

作者：拉比萨 F.V.

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