Джулиус Самнер Миллер: Урок 1 — Идея центра тяжести

ИДЕЯ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ играет огромную роль в жизни людей. В этой программе мы показываем ряд захватывающих и драматичных ДЕМОНСТРАЦИЙ, связанных с этой ИДЕЕЙ. A – В самой первой демонстрации мы показываем двухколейную дорожку, которая служит наклонной плоскостью. Предметы, которые могут катиться, будучи поставленными наверх, должны катиться вниз. Однородный цилиндр, например, скалка, катится ВНИЗ. Двойной конус, однако, катится ВВЕРХ! Или так кажется. Конечно, это не так, хотя выглядит именно так. На самом деле происходит следующее: центр тяжести цилиндра стремится к плоскости с меньшим потенциалом; центр тяжести конуса стремится к плоскости с меньшим потенциалом. Энергия системы стремится к минимуму. Поэтому они оба на самом деле КАТЯТСЯ ВНИЗ. B – Хотя определения опасны – поскольку мы не всегда можем сказать всю правду в одном предложении – мы можем сказать – для наших целей – что под ЦЕНТРОМ ТЯЖЕСТИ мы подразумеваем ту точку в теле или системе, где, как мы можем себе представить, находится весь вес тела. Мы используем здесь термины ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ и ЦЕНТР МАСС как взаимозаменяемые, хотя это совершенно разные вещи. C – Теперь мы экспериментально покажем – и в этом и заключается всё доказательство – с помощью метровой линейки, что ЦЕНТР МАСС палки действительно является той точкой, где находится ВСЯ ПАЛКА. И при этом нигде больше палки НЕТ! Замечательное открытие. D – Мы также показываем ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ или ЦЕНТР МАСС некоторых простых геометрических фигур с помощью отвеса. В этом приключении мы узнаём, что может произойти странная вещь: сантиметр тела (или системы) может находиться – может находиться – там, где нет «вещества» – никакой материи! Соответственно, мы можем сказать, что ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ пончика находится посередине дырки. Это тоже удивительное открытие. E - Используя ИДЕЮ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ, мы показываем некоторые «системы», которые выглядят очень неустойчивыми, но на самом деле очень устойчивы, потому что мы используем эту ПРЕКРАСНУЮ ИДЕЮ: 1 - СЛУЧАЙ С ВИЛКАМИ В ПРОБКЕ; СЛУЧАЙ С ЧЕЛОВЕКОМ НА ПОДСТАВКЕ; СЛУЧАЙ С ОБЕЗЬЯНОЙ НА ПОДСТАВКЕ: Все эти конфигурации устойчивы, потому что ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ системы находится ниже точки опоры. 2 - СЛУЧАЙ С ПИЗАНСКОЙ БАШНЕЙ: Эта конфигурация устойчива, если отвес из её ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ проходит через основание. Эта великая и замечательная идея ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ была впервые сформулирована гением АРХИМЕДОМ в III веке до н.э. в классическом трактате «De Aequiponderantibus». Студентам и преподавателям всех уровней рекомендуется прочитать этот перевод.