Воробей на ветке

Это еще одна интересная игрушка с устойчивым равновесием. Тело и голову воробья вылепи из пластилина. Прекрасный клюв получится из шипа акации, терна или другого колючего растения. Если подходящего шипа нет, можешь просто заострить палочку и вдавить ее в пластилин. Глаза воробья — шляпки гвоздей, бусины или спичечные головки. Вместо хвоста воткни несколько перышек. Ноги — из спичек.

На нижнем конце проволоки, воткнутой в тело воробья позади лапок, укрепи противовес. Это может быть шарик из пластилина, небольшая картофелина, наконец, просто гайка, повешенная на крючок. В тело воробья проволока должна входить позади лапок.

При достаточно тяжелом грузе воробей будет отлично сидеть на пальце. А если посадить его на ветку в саду, он будет покачиваться, как живой. Можно сажать его и на новогоднюю елку.

Ну, а что будет, если груз легче воробья? Усидит наша птичка или свалится?

Когда мы ставили карандаш на острие, то выяснили, что равновесие будет устойчиво, если главная тяжесть находится ниже точки опоры. Теперь главная тяжесть — туловище воробья — выше точки опоры. Значит, бедняга упадет?

Не торопись с ответом. Проверь сначала на опыте. Передвигай картофелину или пластилиновый шарик вверх и вниз по проволоке. Пытаясь уравновесить воробья при разных положениях легкого груза, ты увидишь, что птичка сидит устойчиво, когда груз сдвинут далеко вниз.

А если груз высоко, под самым пальцем, то воробей будет опрокидываться.

Выходит, что устойчивость равновесия зависит не только от веса, но и от положения груза.

Чтобы получше в этом разобраться, можешь сделать еще один опыт с пластилиновым воробьем. Попробуй уравновесить его, подперев проволоку ребром линейки. Ты увидишь, что чем выше поднят противовес, тем ближе к воробью то место проволоки, на котором она уравновешивается. Это место называют центром тяжести всего сооружения.

Не жалея времени на пробы, ты увидишь, что воробей сидит на пальце до тех пор, пока центр тяжести остается ниже точки опоры. А как только он станет выше, воробей начнет падать.

Значит, не обязательно, чтобы главная тяжесть была внизу. Важно, чтобы ниже точки опоры был центр тяжести. Тогда при нарушении равновесия центр тяжести будет подниматься. А поднять центр тяжести — это все равно, что поднять весь груз вместе: и воробья, и противовес, и проволоку. Конечно, центр тяжести будет всегда тянуть вниз и равновесие будет восстанавливаться.

 

Коробок с сюрпризом

Чтобы лучше разобраться в сказанном, сделай еще один опыт. В спичечный коробок положи тяжелую гайку. Сдвинь ее как можно ближе к одному краю. Теперь этот край будет удерживаться на столе, даже если почти весь коробок висит в воздухе.

Этот опыт далеко не так красив, как опыты с поварешкой и тарелкой. Но есть в нем одна замечательная особенность. Здесь вся тяжесть лежит выше точки опоры, а коробок не падает!

Почему? Теперь ты, наверное, сможешь догадаться.

Дело в том, что если коробок начнет переваливаться через край стола, гайка поднимется. Иными словами, при нарушении равновесия центр тяжести будет подниматься. Поэтому равновесие будет восстанавливаться.

Интересно, что по этой же самой причине в устойчивом равновесии находятся столы, шкафы, кровати, памятники, автобусы, подъемные краны, садовые скамейки, тепловозы, галоши, стоящие под вешалкой, и еще тысячи самых разнообразных предметов, перечисление которых не поместилось бы в этой книжке!

Общее свойство у них одно: при нарушении равновесия центр тяжести поднимается. Поэтому-то все они лежат, стоят, едут не опрокидываясь!

 

Послушное и непослушное яйцо

Проткни в концах яйца две дырочки величиной со спичечную головку и выдуй содержимое. Внутренность яйца промой несколько раз водой. Чтобы скорлупа хорошенько просохла изнутри, дай ей полежать один-два дня. После этого одну дырочку залепи гипсом, клеем с мелом или с белилами так, чтобы она не была заметна.

Насыпь в скорлупу чистого и сухого песку примерно на четверть. Залепи вторую дырочку таким же образом, как первую. Послушное яйцо готово!

Ты сможешь поставить его в любом положении. Для этого нужно только слегка встряхнуть яйцо, держа его в том положении, которое оно должно будет занять. Песчинки переместятся, и поставленное яйцо будет сохранять устойчивое равновесие.

Чтобы сделать непослушное яйцо, нужно вместо песка набросать в него 30–40 штук самых мелких дробинок («бекасинника») и кусочки стеарина от свечи. Потом поставь яйцо на один конец и подогрей. Стеарин растопится, а когда застынет, слепит дробинки между собой и приклеит к скорлупе. Замаскируй дырочки в скорлупе.

Непослушное яйцо невозможно будет уложить. Оно будет стоять не только на столе, но и на краю стакана, на ручке ножа, на горлышке бутылки!

Впрочем, такая игрушка тебе уже знакома. Это ведь ванька-встанька! Можешь сделать его по всем правилам. Для этого груз укрепи в тупом конце яйца, а скорлупу разрисуй и раскрась. Можешь даже приклеить ваньке бумажные ручки и сшить кафтанчик!

 

Вверх по скату

В действительной жизни мы давно уже привыкли угадывать центр тяжести каждого предмета. Мы сразу соображаем, как положить или поставить этот предмет, чтобы он не упал. «Фокус» ваньки-встаньки в том, что он обманывает наш глазомер. Его центр тяжести находится не там, где мы предполагаем. Поэтому ванька-встанька так упорно принимает положения, которые кажутся неестественными.

Давай сделаем еще один опыт, который на первый взгляд тоже противоречит законам равновесия.

Из плотной бумаги или тонкого картона склей кольцо. На внутреннюю его сторону приклей в одном месте груз: деревянную чурочку, кусочек сургуча или другой небольшой предмет, весящий больше, чем само кольцо. Чтобы груз не был виден, заклей кольцо с обеих сторон бумагой. На ней можно что-нибудь нарисовать, например лицо. Если подбородок этого лица будет там, где груз, то его не удастся поставить «вверх ногами» (хотя, конечно, никаких ног у лица нет). «Лицо» будет катиться, пока не станет подбородком вниз. Оно может даже подниматься вверх по скату, как показано на рисунке. Линейка положена одним концом на книги. Всякое нормальное колесо скатилось бы по ней вниз. Но «лицо» поступает наоборот.

Поставь его на линейку у правого, нижнего, конца, но так, чтобы подбородок был почти на самом верху слева. Отпусти «лицо» — и оно покатится вверх по скату!

Конечно же, оно остановится, как только подбородок коснется линейки. Ведь при этом центр тяжести займет

 

Верхом не бочке

Если у тебя есть круглая жестяная баночка, хотя бы от быстрорастворимого кофе, можешь сделать красивую игрушку, основанную на равновесии. Ее устройство ясно из рисунка.

В центрах дна и крышки пробей гвоздем по отверстию. Пробивать надо на дощечке, которую не жаль испортить. Из толстой проволоки согни ось с коленом посредине и к этому колену прикрепи свинцовый грузик или надень тяжелую гайку.

Закрой банку, вдев концы оси в отверстия дна и крышки. Нарисуй на бумаге клоуна, наклей его на картон и вырежь. Ноги прикрепи к концам оси, выступающим из банки.

Толкни банку, чтобы она покатилась. Клоун будет сидеть «верхом на бочке» и весело раскланиваться!