Jucării mecanice:-Titirezul sferic-Giroscopul-Yo-yo-Piatra celtică-Bila care se rostogoleşte in sus-Bumerangul-Insecte şi jucării care sar-Două furculiţe

Wolfgang Pauli şi Niels Bohr uitându-se la un Titirez sferic.

Dacă titirezul este învârtit, atunci acesta se răstoarnă cu partea cilindrică în jos. De ce?

Titirezul sferic demonstrează 2 legi de conservare: a momentului cinetic şi a energiei.

Titirezul sferic funcţionează deoarece centrul de masă nu coincide cu centrul sferei Punctul de contact nu coincide cu axa de rotaţieForţa de frecare aplicată în punctul de contact produce un moment al forţei care determină scăderea momentului cinetic I

Scăderea momentului cinetic I scăderea energiei de rotaţie I2/2.Din conservarea energiei totale (cinetice de rotaţie + potenţiale) energia potenţială creşte centrul de masă al titirezului se ridică titirezul se răstoarnă cu partea cilindrică în jos.

Giroscopul

-Dacă luăm o roată de bicicletă şi o atârnăm în centrude o sfoară, aceasta va rămîne într-un plan orizontal. -Dacă ridicăm roata în plan vertical şi îi dăm drumul aceasta cade.-Dacă ridicăm roata în plan vertical şi o rotim, atunci roata nu mai cade!

Ce se întâmplă? Roata în loc să cadă se roteşte în plan vertical în jurul sforii. Acest fenomen se numeşte precesie.

Fig1 giroscopul se roteşte în jurul axei roşiiFig2 se aplică un cuplu de forţe (săgeţile verzi)Fig3 giroscopul se roteşte în sensul săgeţilor albastre

Când forţa se aplică asupra axei, partea superioară a giroscopului tinde să se mişte spre stânga, iar cea inferioară spre dreapta.

Când giroscopul se învârte, partea superioară a giroscopului va tinde să se mişte spre stânga, darpoziţia ei se va modifica precum în figură.Apare rotirea în jurul axului vertical - precesia.

450î.C. AntikenMuseum Berlin

Jucăria mecanică Yo-yo

Dacă piatra celtică o învârţi într-un sens se roteşte de câteva ori înainte de a începe să oscileze în sus şi jos. Cu cât oscilează mai mult cu atât se roteşte mai încet până ce nuse mai roteşte deloc. Apoi se întâmplă lucrul cel mai ciudat: jucăria începe să se învârtă în sens invers!

Puteţi confecţiona o piatră celtică dintr-o lingură la care-i îndoiţi coada asimetric.

Piatra celtică

Bila care se rostogoleşte în sus

Această bilă în loc să coboare pe planul înclinat, îl urcă! Ce se întâmplă?

La fel şi acest corp o ia aparent în sus.În realitate centrul său de greutate coboară.În stânga avem condiţia pe care trebuie s-o verifice unghiurilepentru ca centrul de greutate să coboare.

Există o aplicaţie importantă a acestei jucării.La viteze mici oscilaţiile seamortizează, iar la viteze mari oscilaţiile laterale cresc putând conduce la deraierea trenurilor de mare viteză dacă nu se iau măsuri de contracarare a acestui efect.

Bumerangul

De ce se întoarce bumerangul?

Insecte şi jucării care sar

Două furculiţe