Вход
Быстрая регистрация
Если вы у нас впервые: О проекте FAQ
0

Цилиндр с водой и с песочными часами - как устроена эта игрушка?

il63 [107K] 3 года назад

Цилиндр из прозрачной пластмассы или стекла заполнен водой. В нём плавают песочные часы. В спокойном состоянии часы плавают вверху. Но если перевернуть цилиндр, то они довольно долгое время остаются внизу - пока большая часть песка не перейдёт в нижнюю воронку, и только потом всплывают.

il63 [107K]
Вы спрашиваете у всех пользователей? Я видел этот рисунок много лет назад, кажется, одной из статей Мартина Гарднера в Scientific American (статья в серии Mathematical Games). Некоторые из этих статей (доступные моему пониманию :) были просто блеск. И вошли в его книги (их переводили в "Мире").  3 года назад
Грустный Роджер [180K]
Нет, не у всех... но просто как-то мне попало от Вас за то, что отвечаю слишком быстро и не даю другим возможности блеснуть... Вот теперь на всякий случай дую на воду.  3 года назад
il63 [107K]
Можно сделать игрушку и так, что в спокойном состоянии часы не плавают, а стоят на дне, а если их перевернуть, то сначала они наверху, но постепенно тонут!  2 года назад
комментировать
1

Ладно, полчаса истекли...

Ответ заключается в словах "центр тяжести".

автор вопроса выбрал этот ответ лучшим
il63 [107K]
А поподробнее? Я-то знаю ответ, а публика ждет-с (возможно).  3 года назад
Грустный Роджер [180K]
Sapienti sat. А кому сразу не понятно - наверно, и разжёвывать нет смысла...  3 года назад
il63 [107K]
Хм, sapienti sat... Вы уверены, что умному этого достаточно? Или считаете всех хомо сапиенсами? А мне уже нужно выбрать лучший ответ. Так расскажите всё людЯм, и не на собрании, а на БВ. Это же две строчки.  3 года назад
Грустный Роджер [180K]
Окей. Только "лучшим" придётся назначать комментарий :)
Как я понимаю, в спокойном состоянии песок внизу. Стало быть, и центр тяжести системы "колба+песок­" тоже внизу. В предельном случае невесомой колбы примерно на четверть высоты от дна песка, если считать, что он там конусом лежит. То есть реально низко, по сравнению с полной высотой игрушки.
Когда часы переворачивают, то песок начинает высыпаться, но делает это ПОСТЕПЕННО. Поэтому довольно долгое время центр тяжести системы будет не внизу, а вверху. Только вот относительно поверхности воды он должен находиться на одном и том же уровне - ей, воде, по фигу, что происходит внутри замкнутой системы. Поэтому геометрический центр (перетяжка колбы) будет ниже центра тяжести.
 3 года назад
Грустный Роджер [180K]
Правда, мне пока не очень понятно, что будет с остойчивостью такой хреновины... По идее, она должна будет опрокинуться. Ну разве что игра чисто геометрией (соотношением диаметра и высоты колбы), или же там не неограниченный водоём, а цилиндр, наполовину заполненный водой.  3 года назад
все комментарии (еще 26)
комментировать
1

Наверное, нужно все-таки более подробно объяснить, как "работает" эта игрушка, и не в комментариях (где число знаков ограничено и нельзя помещать картинки), а в ответе, с картинками. Здесь приведены две фотографии такой игрушки. Цилиндр доверху заполнен водой, крышка закрывается герметически. Часы, в которых песок находится в нижней части, опускают осторожно на дно цилиндра, наливают доверху воду и плотно закрывают крышкой. Вес часов такой, что он чуть меньше объема вытесненной воды, поэтому под действием силы Архимеда часы медленно всплывают и остаются в верхней части цилиндра. Если цилиндр перевернуть, часы снова окажутся "на дне", с тем отличием, что песок в них теперь находится в верхней части. В таком положении (центр тяжести высоко) часы немного наклоняются и касаются очень близко расположенной стенки. Трения о стенку достаточно, чтобы не дать часам немедленно всплывать. Но так как песок через перетяжку высыпается в нижнее отделение, часы постепенно выпрямляются, отходят от стенки и начинают всплывать - сначала медленно, а после прекращения трения о стенку - быстрее. Дальше можно их снова перевернуть, и всё начинается сначала.

Знаете ответ?
Есть интересный вопрос? Задайте его нашему сообществу, у нас наверняка найдется ответ!
Делитесь опытом и знаниями, зарабатывайте награды и репутацию, заводите новых интересных друзей!
Задавайте интересные вопросы, давайте качественные ответы и зарабатывайте деньги. Подробнее..
регистрация
OpenID