2019-11-13
От лиц, занимающихся рукоделием, можно слышать интересный рассказ о причудливом поведении катушки с нитками, закатившейся под диван, стол или шкаф. Если пытаться вытянуть катушку за нить, держа последнюю горизонтально, то катушка послушно выкатывается из своего убежища. Но попробуйте тянуть за наклонную нить, и вы станете свидетелем любопытного явления: вместо того, чтобы следовать за нитью, катушка спрячется еще дальше.
Чем объяснить причуды катушки?
Примечание. При экспериментальной проверке следует брать катушку, с которой смотано еще не очень много ниток, а угол наклона выбирать не слишком малым.
Решение:
Поскольку в каждый данный момент точки катушки, соприкасающиеся с полом, неподвижны, линию соприкосновения можно рассматривать как мгновенную ось вращения.
Как видно из рисунка, горизонтально направленная сила $F_{1}$ имеет относительно этой оси момент, стремящийся повернуть катушку в направлении 1 против часовой стрелки. В результате этого катушка будет двигаться к экспериментатору.
При достаточно большом наклоне нити момент силы $F_{2}$ относительно той же оси вращает катушку в направлении 2 по часовой стрелке и катушка убегает от лица, производящего опыт. В связи с этим парадоксом полезно порекомендовать учащимся прочитать в «Занимательной физике» Я. И. Перельмана статью «Есть ли в движущемся поезде неподвижные точки?».