21. «Куда поедет велосипед»

Пояснение: Это задача на кинематику вращательного движения твёрдого тела. Поясним на простом опыте. Поставим катушку с нитками на стол (см. рис), и потянем за горизонтально расположенную нить, выходящую из-под катушки. Катушка покатится вперёд, а не назад. «Посмотрим» на катушку сбоку. Трубка катушки имеет радиус r, колесо катушки – R. К катушке приложено две силы: сила F1, с которой мы тянем за нить влево, и сила противодействия F2, возникающая вследствие трения в точке А. По III закону Ньютона силы эти равные и противоположные. Сила F1 стремиться вращать катушку относительно точки О в направлении по часовой стрелке, сила F2 – против часовой стрелки. Но сила F1 приложена к малому радиусу r, сила F2 – к большому радиусу R. Поэтому действие силы F2 (её момент F2×R относительно точки О) будет больше, чем действие силы F1 (момента F1×r), и катушка начнёт вращаться против часовой стрелки. (Те же размышления справедливы и для моментов сил, рассмотренных относительно мгновенной оси вращения – точки А). Точно так же объясняется и фокус с велосипедом.


Вернуться к вопросу