Как да изградите мотор от свещ и чаша

Представете си система в състояние на стабилно равновесие. Сборът от всички сили, действащи върху всеки от неговите елементи, е равен на нула, а сумата от приложените към него моменти също е равна на нула. Системата е в покой.

Сега нека изведем системата от описаното състояние. Тъй като балансът е стабилен, след известно време всичко ще се върне в първоначалното си положение - например люлката, окачена на хоризонталната греда, ако бъде изтласкана, ще се върне в покой след няколко минути поради амортизация поради триене в шарнира.

Парафинният двигател е първоначално равновесна система, която се разклаща, типичен пример за автоколебания.

Как да изградите мотор

Имаме нужда от обикновена свещ за хранене - цилиндрична форма и с еднакъв диаметър по цялата дължина. Освен това ще ви трябват две щифтове (или една дълга) и два увеселителни уреда с еднаква височина - например очилата или очилата са идеални. За да не разваляте повърхността на масата с капещ парафин, струва си да разпространите нещо.

Придаваме на свещта симетрична форма в двата края - внимателно изрежете долната й част, за да не повредите фитила. Точно в средата, перпендикулярно на оста, свещта трябва да бъде пробита с един голям щифт или два по-малки от двете страни - те ще служат като ос на въртене. Краищата на щифтовете трябва да излизат от цилиндричните страни на свещта на около 1-2 см от всяка страна.

Сега внимателно инсталираме получената структура на краищата на щифтовете, като ги поставяме по краищата на очилата и бързо запалваме фитилите от двете страни. Отначало свещта просто ще изгори, но след известно време ще започне бавно да се люлее от едната страна на другата и амплитудата ще се увеличава с течение на времето.

Внимание По принцип експериментът не носи никаква опасност: горещият парафин не пръска отстрани, пламъкът не излиза извън траекторията, очертана от въртенето на свещта. Небрежното боравене с открит пламък обаче може да причини пожар. Внимавайте да не позволявате на децата да провеждат експеримента без надзор от възрастни.

Физическа интерпретация

Причината за това е проста. Всеки път, когато капка парафин падне от единия край (A), той става по-лек, а противоположният край (B) надвишава. Пламъкът започва да "облизва" парафина от край Б с по-голяма интензивност, от него пада малко голям спад - и страната А става по-тежка. Всеки път амплитудата на трептенията на парафиновия двигател се увеличава.

От гледна точка на физиката звучи така. Първоначално векторната сума на силите и моментите на силите, действащи върху системата, е равна на нула. Когато първата капка парафин падне от единия край, неговата маса намалява; съответно теглото на P1 също става по-малко от теглото на противоположния край на P2, което кара тежкия край да се движи надолу поради гравитацията. Трептенията на системата, които при нормални условия биха увлажнили, в този случай се поддържат от периодични промени в масите на краищата на свещта.

Системата се колебае до момента, когато пламъкът на единия от краищата достигне оста на въртене. Парафинът се топи и свещта пада. Коя от светлините първо стига до центъра? Поставете своите залози!