2016-12-31
Щетка с длинной ручкой лежит горизонтально на вытянутых указательных пальцах широко раздвинутых рук (рис.). Что произойдет, если левая рука будет неподвижна, а правую мы будем придвигать к левой, держа ее все время на одном и том же уровне? Что произойдет, если неподвижна будет правая рука, а левую мы будем придвигать к ней? Что произойдет, если мы одновременно будем двигать обе руки навстречу друг другу?
Решение:
Пусть щетка находится на левом конце ручки. Центр масс ручки со щеткой находится между пальцами ближе к левому пальцу. Сила давления ручки со щеткой на оба. пальца будет поэтому неодинакова: на левый палец она больше, чем на правый. Поэтому и сила трения между ручкой и пальцем, пропорциональная силе давления, будет больше для левого пальца.
Если правую руку двигать к левой, то щетка будет оставаться неподвижной, так как большая сила трения ручки о левый палец будет удерживать ее на месте до тех пор, пока оба пальца не окажутся на равных расстояниях от центра масс щетки. Дальше при движении правого пальца давление на него станет больше, чем на левый, и щетка будет двигаться вместе с правым пальцем, пока центр масс снова не окажется посредине между пальцами. Так будет продолжаться вплоть до того момента, когда пальцы сойдутся.
Если же левую руку двигать к правой, то щетка двинется вместе с левым пальцем, скользя по правому до тех пор, пока оба пальца не окажутся на равных расстояниях от центра масс. Дальнейшее движение будет происходить так же, как и в предыдущем случае.
Если двигать руки навстречу друг другу, то щетка будет двигаться вместе с левой рукой до тех пор, пока центр масс ручки со щеткой не окажется на одинаковом расстоянии от обоих пальцев, а затем оба пальца будут скользить под ручкой, а сама щетка будет оставаться неподвижной. Так как во всех этих случаях центр масс ручки со щеткой останется между пальцами, щетка все время находится в равновесии и не падает.