Новый физический фейерверк

ОТВЕТ • Вас, наверное, это удивит, но пули пролетят выше цели и если мишень находится выше по склону, и если ниже. Чтобы скорректировать прицел, нужно умножить расстояние до цели на косинус угла наклона склона по отношению к горизонтали. Чтобы убедиться в правильности ответа, представьте, что вы стреляете вертикально вверх или вертикально вниз. В этом случае ошибка прицеливания будет равна нулю.

1.174. Как трогаться с места на скользкой дороге

Если автомобиль с механической коробкой передач стоит на скользкой дороге, на какой скорости ему лучше трогаться с места — на первой или на второй?

ОТВЕТ • Поскольку дорога скользкая, трение шин мало и шины начнут проскальзывать уже при небольших усилиях. Чтобы избежать проскальзывания, вначале нужно к колесам приложить лишь небольшой момент внешних сил. Вы можете включить первую передачу и плавно и осторожно отпускать сцепление. Либо включить вторую передачу, чтобы уменьшить крутящий момент.

1.175. Балансировка колес

Когда вы надеваете на колеса новые шины, они должны пройти балансировку (процедуру, при которой маленький свинцовый грузик прикрепляется к ободу). Неотбалансированное колесо будет крутиться неровно, будет вибрировать и «бить» по опоре. Эти проблемы возникают из-за того, что масса колеса распределена неравномерно относительно центра и оно ведет себя так, как будто где-то внутри него находится дополнительная масса. Подвешенный при балансировке грузик уравновешивает эту дополнительную массу, и оно начинает крутиться более равномерно.

Один из способов балансировки — уложить колесо на стенд (наклоняющийся столик с пузырьковым уровнем). Систему «колесо — стенд» можно сравнить с детскими качелями, представляющими собой доску с опорой в центре. Столик, как и качели, будет наклоняться в ту сторону, где находится большая масса. Дополнительный балансировочный грузик (обычно свинцовый) надо прикрепить на противоположной, то есть более легкой стороне колеса и уменьшать его (например, обрезать) до тех пор, пока стенд не выровняется. Увидеть это можно по уровню — пузырек переместится в центр шкалы. Этот способ называется статической балансировкой.

При динамической балансировке колесо закручивается в горизонтальной плоскости вокруг центра. Лишняя масса с одной стороны колеса заставляет колесо «бить», но, если прикрепить грузик на обод и правильно его подобрать, биения колеса прекращаются.

Эквивалентны ли эти способы балансировки? То есть прекращают ли оба способа и вибрацию, и биения?

ОТВЕТ • Способы балансировки не эквивалентны. Статическая балансировка убирает биения, а динамическая — вибрацию. Хотя балансировочные грузики могут быть подвешены в одном и том же месте, подбирать их нужно по-разному.

Чтобы понять разницу, рассмотрим сначала статическую балансировку. Лишний вес с одной стороны создает вращательный момент, который стремится повернуть колесо вокруг центра в некотором направлении. Величина момента зависит от величины лишней массы и от ее расстояния (по горизонтали) от центра. Балансировочный грузик создает противоположно направленный момент. Поскольку он должен крепиться на ободе, его расстояние до центра фиксировано. Чтобы сбалансировать оба момента, нужно начать с большого веса грузика, а потом уменьшать его до тех пор, пока моменты не уравновесятся. Когда колесо поставят на автомобиль, оно уже не будет «бить» по оси.

Вибрация зависит от того, насколько глубоко внутри колеса находится место, где сосредоточена лишняя масса. Опять будем считать, что колесо расположено горизонтально. Вращаясь равномерно, оно должно вращаться вокруг вертикальной оси, проходящей через центр колеса. Однако лишняя масса, находящаяся где-то в глубине колеса, приводит к тому, что колесо начинает крутиться вокруг оси, отклоненной от вертикали, вибрируя при этом. Чтобы выправить положение оси, балансировочный грузик, как и в первом случае, нужно поместить на ободе, но он будет уже другого размера и, вообще говоря, может помещаться и в другом месте обода. Хотя эта процедура убирает вибрацию, она может не убрать дисбаланс крутящих моментов, и кое-какие биения могут продолжаться, но обычно они уже малы. Поэтому считается, что второй метод — динамическая балансировка — более предпочтительный.

1.176. Игра «Попади в бутылочку»

На ярмарке можно наткнуться на аттракцион, где предлагается сбить бутылку гирькой, висящей на уровне бутылки и качающейся как маятник. Владелец объясняет правила игры: вы не имеете права сбить бутылку, направив гирьку прямо на нее, а должны использовать обратное движение гирьки. Кажется, не очень трудная задача, и чуть-чуть потренировавшись, вы справитесь с ней, не так ли?