Сегодняшний ролик посвящён ещё одной замечательной задаче-демонстрации олимпиады «Твой путь в настоящую науку», которую проводит физический факультет Новосибирского государственного университета. Эта задача предлагалась участникам олимпиады в 2011 году, и вот какому явлению здесь нужно дать качественное объяснение.

Закрепим один конец нити, перекинем её через блок и привяжем к другому концу массивный груз. Под действием веса этого груза нить натягивается горизонтально и играет роль тетивы. Зацепим лёгкий крючок за середину нити, отведём её вниз и отпустим крючок. Он подлетает вверх всего на несколько сантиметров. А теперь внесём всего одно изменение — подвесим груз к нити через резинку. Повторяем опыт, и крючок подлетает вверх на целый метр! Почему же так сильно различается высота подъёма крючка?

Когда мы оттягиваем нить в опыте без резинки, груз поднимается, и его потенциальная энергия увеличивается. Нить практически нерастяжимая, и груз во время выстрела приходит в движение одновременно с крючком и нитью, поэтому крючку достаётся лишь небольшая часть запасённой потенциальной энергии, которая переходит в основном в кинетическую энергию груза.

Во втором опыте резинка растянута ещё до того, как мы оттянем нить, и в ней запасена дополнительная энергия упругой деформации. В момент выстрела резинка вытягивает нить и быстро разгоняет крючок, а массивный груз ещё не успевает прийти в движение. Теперь крючку достаётся вся потенциальная энергия упругой деформации резинки, вот он и вылетает с гораздо большей скоростью. Отметим, что в исходной постановке задачи груз подвешивался через пружину, и в замедленном воспроизведении хорошо видно, как в момент выстрела витки растянутой пружины полностью сжимаются. Нечто похожее происходит, если отпустить растянутую собственным весом пружину слинки.

И вот у нас есть правдоподобное объяснение явления, но оказывается, что всё совсем не так просто, а самое интересное только начинается, и об этом вы узнаете из нашего нового ролика «Гравитационный арбалет»! Смотрите, размышляйте вместе с нами и не забывайте ставить лайки!

P.S. Пройдите регистрацию на портале олимпиады и станьте ближе к миру знаний, новых открытий и перспектив! Онлайн-участие возможно из любой точки страны, для участия необходимо скачать задание в личном кабинете олимпиады.