Каталог статей

Если полностью убрать силу тяжести, в нашей машине Гольдберга перестанут работать все детали, так как они основаны на падении, качении или свободном движении предметов вниз под действием силы тяжести.

Например, шарик катится по наклонному жёлобу под действием силы тяжести, падает с уступа и сбивает костяшки домино, которые падают друг на друга по цепочке.

Без силы тяжести: шарик останется неподвижным в начале жёлоба. Костяшки домино не упадут, а если их толкнуть, они просто улетят со стола и будут плавать в воздухе.

Без силы тяжести в машине Гольдберга смогут работать сжатые пружины, электрические компоненты или магниты, энергия которых не связана с гравитацией.

E = mgh

E = 3 · 10 · 2 = 60 Дж.

Закон сохранения механической энергии гласит: в замкнутой системе, где нет трения, сумма потенциальной (энергии запаса/высоты) и кинетической (энергии движения) энергий остается постоянной. Энергия не исчезает и не берется из ниоткуда, она лишь переходит из одной формы в другую.

Вот наглядные примеры из повседневной жизни , которые показывают этот закон в действии:

• Американские горки (Роллеркостеры):
  • Самый первый подъем поезда на вершину — это единственный момент, когда аттракцион использует электродвигатель. На вершине вагончики запасают максимум потенциальной энергии.
  • Как только поезд устремляется вниз, эта энергия превращается в кинетическую (скорость). В самой нижней точке скорость максимальна, а потенциальная энергия равна нулю. Дальше, взлетая на следующую петлю, поезд снова замедляется, переводя кинетическую энергию обратно в потенциальную. Весь остальной путь поезд проделывает без мотора, чисто за счет перелива энергии из одного вида в другой.
• Детские качели:
  • Когда вы отклоняете качели назад и замираете в верхней точке, у вас максимальная потенциальная энергия.
  • Вы отпускаете качели, они летят вниз: высота уменьшается, но растет скорость (кинетическая энергия). Пролетая нижнюю точку, качели взлетают вперед и вверх, снова замедляясь и превращая скорость в высоту.
• Прыжки на батуте:
  • В наивысшей точке прыжка прыгун на мгновение замирает (максимум потенциальной энергии).
  • При падении вниз он разгоняется (кинетическая энергия).
  • В момент соприкосновения с батутом кинетическая энергия движения переходит в потенциальную энергию деформации (растянутые пружины батута). Затем пружины сжимаются обратно и выталкивают человека вверх, возвращая ему скорость.
• Смывной бачок унитаза:
  • Пока бачок полон, вода на высоте обладает скрытой потенциальной энергией.
  • При нажатии на кнопку клапан открывается, и вода устремляется вниз, превращая энергию высоты в мощный кинетический поток, который и производит смыв.
• Маятниковые настенные часы:
  • Тяжелые гири, которые вы подтягиваете вверх при заводе часов, запасают потенциальную энергию.
  • Опускаясь миллиметр за миллиметром в течение суток, они отдают эту энергию механизму часов и качающемуся маятнику, поддерживая его непрерывное движение.