Въртележката

Една обиколка за всички, но не една скорост

Всички точки на въртележката правят една пълна обиколка за едно и също време. Външните обаче минават по-дълъг път, затова се движат по-бързо: два пъти по-далеч от центъра – два пъти по-бързо.

• Въртележка с радиус 1,5 m прави обиколка за 6 s (10 обиколки в минута). Топка на 0,5 m минава за това време 3,14 m, на 1 m – 6,28 m, а на ръба – 9,42 m.
• Скоростите им са 0,52, 1,05 и 1,57 m/s – отношение 1 : 2 : 3.
• Топка в самия център не се движи никъде: скоростта ѝ е нула.

За любопитните: v = 2·π·r : T

Накъде полита пусната топка

Докато е в гнездото, топката е дърпана към центъра – затова върви по кръг. Скоростта ѝ във всеки миг сочи напряко на рамото, по права, която само докосва кръга (допирателна).

Пуснеш ли я, нищо вече не я дърпа към центъра. Тя продължава с последната си скорост – по права линия. Не лети „право навън“ и не продължава да завива.

Въртележката не хвърля топката навън. Тя просто спира да я дърпа към центъра. Затова пусната от ръба топка, ако е тръгнала надясно от центъра, лети нагоре, а не надясно.

Как да уцелиш кофата

Кофа е заровена в пясъка на 3 m от центъра. Ако пуснеш топката от ръба точно срещу кофата, тя ще мине покрай нея. Трябва да я пуснеш 60° преди кофата. Колкото по-близо до центъра е топката, толкова по-рано: от 0,5 m – около 80° преди кофата.

Изненада: ъгълът не зависи от това колко бързо се върти въртележката. Пътят на топката е един и същ, само по-бърз. По-бързото въртене прави опита по-труден само защото моментът за пускане става по-кратък: при обиколка за 12 s имаш около четвърт секунда, при 2 s – четири стотни.

Колко силно трябва да се държиш

За да върви по кръг, топката има нужда от сила към центъра. Колкото по-навън е и колкото по-бързо се върти въртележката, толкова по-голяма е тази сила. При два пъти по-бързо въртене силата става четири пъти по-голяма, а не два пъти. При най-бързото въртене в симулацията (обиколка за 2 s) гнездото на ръба държи топката със сила около 1,5 пъти теглото ѝ.

Отвън е права, отвътре – извита

Гледана отгоре, пуснатата топка лети по права. Ако обаче се „качиш“ на въртележката и гледаш от нея, пътят изглежда като спирала, която завива назад, срещу въртенето. Никаква сила не я бута встрани: просто ти се въртиш под нея. Един опит, две гледни точки.

Как се проверява твърдение

Знайко казва: „Ако въртележката се върти по-бързо, трябва да пуснеш топката на друго място.“ За да го проверим, правим честно сравнение: една и съща топка, кофа и отметка; различна е само скоростта на въртене. Ако и двата опита уцелят кофата, твърдението не е вярно.

Какво опростява симулацията

• Подът е гладък като лед: пусната топка се плъзга, без да се търкаля. Истинска топка, която се търкаля по пода на въртяща се въртележка, завива заради триенето.
• Въздухът е пренебрегнат: при тези скорости той почти не сменя посоката на топката.
• Въртележката се върти с постоянна скорост; топката е толкова лека, че не я забавя.
• „Попадението“ е правило на играта: центърът на топката трябва да мине на най-много 17 cm от центъра на кофата.

Безопасност

• На истинската въртележка се дръж здраво за дръжките и не скачай, докато се върти. Пуснеш ли се, политаш по права – точно като топката – и падаш.
• Колкото по-навън стоиш, толкова по-бързо се движиш и толкова по-силно трябва да се държиш. Малките деца е по-добре да седят близо до центъра.
• Не завъртай въртележката прекалено бързо, когато на нея има малки деца, и не стой около нея, докато се върти.
• Ако правиш опита с истинска топка, ползвай мека топка и се увери, че никой не стои там, накъдето ще полети.