Мы уже обсуждали много интересных вещей, связанных с физикой фантастики или сказок. И пусть иногда сам тон этих публикаций шутливый, мне кажется, что они чрезвычайно полезны для изучения физики и отвлекают от привычной рутины, характерной для учебников. Итак, в комментариях иногда задают вполне интересные вопросы и вот тут спросили, а как колобок катится, если ему нечем отталкиваться?
Что же, давайте анализировать физику процесса. Сам колобок, скорее всего, не нуждается в представлении и вы всего его знаете. Это оживший кусок хлеба, который, видимо благодаря волшебному элексиру, и от бабушки ушёл, и от дедушки ушёл. Он то ли зомби, то ли метаматериал. Характерная особенность - сферическая поверхность. Кстати, катиться колобку было бы не очень удобно, потому, что пришлось бы буквально катиться лицом и такой движитель нужно было бы заменить чем-то более совершенным. Но мы имеем кокнертную конструкцию.
Колобок, совершая свой путь, не просто скользит по поверхности. Говоря в терминах физики, он осуществляет движение, известное как качение, требующее для своего существования определенного условия. Это условие - наличие силы, противодействующей скольжению. И эта сила, препятствующая нежелательному соскальзыванию, - сила трения.
В процессе качения колобка ключевую роль играет сила статического трения. Почему именно статическая? Потому что в каждой точке соприкосновения колобка и поверхности отсутствует относительное движение. Колобок как будто временно “прилипает” к поверхности, прежде чем совершить перекат. Именно эта статическая сила трения является двигателем его поступательного движения.
Важно подчеркнуть, что сила трения всегда направлена в сторону, противоположную потенциальному скольжению. Если бы трение отсутствовало, колобок не катился бы, а скользил. Поэтому сила трения, действующая на колобка, направлена в направлении его движения – именно она обеспечивает его перекатывание. Но это не самая интересная деталь. А что внутри колобка заставляет его так двигаться?
Для того, чтобы колобок начал катиться, необходима какая-то сила или энергия, которая приведет его в движение. Мы сразу опускаем варианты, что колобка кто-то поддал ногой или что он катится по наклонной плоскости.
Вероятнее всего, его передвижение связано с инерцией. Вся эта ситория напоминает так называемые инерцоиды.
Инерцоид (инерционный движитель) - это механизм, устройство или аппарат, который способен приходить в поступательное движение в пространстве или по поверхности без взаимодействия с окружающей средой, а лишь за счёт перемещения рабочего тела внутри.
Аналогию представить просто. Встаньте на тележу с колёсами и бросьте с неё по направлениюхода тележки тяжёлый камень. Телега придёт в движение. И никакого нарушения закона сохранения энергии не будет. Это пример простейшего использования инерции для движения.
Но часто инерцоиды рассматриваются как примеры вечных двигателей или способы безопрного движения. В этом контексте идея провальная. Все реальные примеры использования подхода сводятся к тому, что схема более чем логична. Например, в строительстве широко используются виброплиты и виброкатки. Они создают колебательные движения, которые, направленно воздействуя на грунт, уплотняют его. Хотя они и не являются “настоящими” инерцоидами из теорий заговоров, так как взаимодействуют с окружающей средой, их принцип основан на использовании инерции вибрирующих масс.
Скорее всего и колобок - это инерцоид. Внутри его хлебного тела спрятана какая-то хитрая механическая система, которая заставит его тело перемещаться. Это может быть смещение центра масс или вращение некоторого массивного объекта внутри.
Этот механизм будет создавать силу, пропорциональную относительному ускорению между внутренней массой и внешней оболочкой колобка. Другими словами, если внутренняя масса начинает ускоряться в одном направлении, оболочка колобка будет “отталкиваться” в противоположном направлении, и наоборот. Или тот самый пример с тележкой и грузом, но внутри самого колобка.
Что же, мы раскрыли главный секрет качения колобка и теперь знаем, какая механика за этим скрывается.
Не забывайте ставить лайки 👍 и подписываться на канал ✔️, если материал понравился! Так вы увидите больше интересных статей, а моему каналу это поможет развиваться.