Движение центра тяжести двойного конуса («антигравитация»)

Известно много занимательных физических опытов, которые не одно столетие поражают своей необычностью как учащихся, так и преподавателей. Один из таких опытов — подъем массивного двойного конуса по двум наклонным направляющим (рис. 2.9). Движение конуса как бы опровергает теорию тяготения: тело движется против силы тяжести, как будто оно не притягивается, а отталкивается от Земли.

Для объяснения этого опыта обратимся к рис. 2.10, на котором показаны вид сверху (см. рис. 2.10, а) и вид сбоку (см. рис. 2.10,6) на этот опыт. Все дело в том, что направляющие, по которым катится конус, расположены под некоторым углом друг к другу. Поэтому в «нижнем» положении А конус опирается на них вблизи своей середины, а в «верхнем» положении В — своими концами. Наклон направляющих по отношению к горизонтальной поверхности стола подобран таким образом, чтобы центр тяжести конуса С в положении А был выше, чем в положении В. Тогда конус, двигаясь как бы «снизу вверх», на самом деле скатывается сверху вниз, в соответствии с законами классической механики.

При демонстрации этого опыта полезно сначала показать, как скатывается по направляющим обычный (прямой круговой) цилиндр. Для него положение центра тяжести относительно направляющих не изменяется. После этого можно переходить к двойному конусу.

Рис. 2.9. Двойной конус на наклонных направляющих

Рис. 2.10. Схема, поясняющая движение двойного конуса

Для опыта следует выбирать строго горизонтальную поверхность. В противном случае угол наклона направляющих окажется не тем, который нужен для подъема конуса.

Опыт рекомендуется показывать в разделе «Механика», когда речь идет о законах движения, движении по наклонной плоскости, движении к минимуму потенциальной энергии.