Prezentacja eksperymentu

1. Potrzebne:
   • duży guzik – może być od płaszcza (im większy tym lepiej),
   • kawałek cienkiego sznurka (lub nitki, jeśli guzik jest mały).
2. Wykonanie. Przewlekamy sznurek przez dziurkę w guziku i przez drugą dziurkę przewlekamy go z powrotem. Związujemy końce sznurka tak, aby po związaniu długość podwójnego sznurka wynosiła około 30 – 40 cm. Trzymamy sznurek za końce nie naprężając go, przesuwamy guzik na środek i kilka – kilkanaście razy kręcimy guzikiem na luźnym sznurku. Teraz naprężamy sznurek i guzik zaczyna wirować. Wyczuwając reakcje guzika, na przemian naprężamy i zmniejszamy naprężenie sznurka.
3. Obserwacja. Guzik wiruje raz w jedną, a raz w drugą stronę. Sznurek skręcany i rozkręcany przez wirujący guzik zachowuje się trochę jak gumka, którą możemy rozciągać, pozwalając raz zbliżać się, a raz oddalać trzymanym końcom.
4. Wyjaśnienie. Prosimy o opis dlaczego tak się dzieje? Czekamy też na filmiki z Waszego eksperymentowania. Za tydzień, jak zwykle, opublikujemy wyjaśnienia, których udzieli nam Fizyk.

Wyjaśnienie eksperymentu

Aby zrozumieć ten eksperyment musimy bardzo dokładnie przyjrzeć się, co się tutaj właściwie dzieje. Widzimy, że guzik kręci się raz w jedną, raz w drugą stronę. Łatwo też zauważyć, że gdy ciągniemy za końce sznurka, guzik wirując, najpierw „odkręca” skręcone sznurki, a gdy już to zrobi, wcale się nie zatrzymuje, tylko kręci się nadal i skręca je mocno w przeciwną stronę. Gdy sznurki są już mocno skręcone i naprężone, guzik zatrzymuje się na chwilę i zaczyna kręcić się w przeciwną stronę, najpierw znów „odkręcając” sznurki, a potem znów je skręcając. Cykl się powtarza. Bardzo ważną obserwacją jest spostrzeżenie, że gdy rozciągamy skręcone sznurki, zmuszamy guzik do coraz szybszego wirowania i „odkręcania” sznurka, a gdy sznurki zaczynają już skręcać się w drugą stronę, wówczas przestajemy je ciągnąć tak mocno i pozwalamy guzikowi znów mocno je skręcić. Końce sznurka i nasze ręce zbliżają się do siebie, gdy sznurki się skręcają i oddalają, gdy ciągniemy mocno, a sznurki się „odkręcają”. Guzik pełni w tym eksperymencie rolę koła zamachowego, w którym gromadzimy energię rozciągając i „odkręcając” sznurki, a które oddaje tę energię skręcając sznurki ponownie.

W rezultacie eksperyment wygląda trochę jak ćwiczenie na siłowni, w którym wielokrotnie rozciągamy ekspander wykonując pewną pracę.

Młodzi Naukowcy i Eksperci domyślą się zapewne na czym polega różnica pomiędzy rozciąganiem ekspandera a naszym eksperymentem. W pierwszym przypadku energia gromadzi się w postaci energii sprężystości rozciągniętych gum lub sprężyn, a w przypadku naszego eksperymentu energia gromadzi się w postaci energii kinetycznej ruchu obrotowego wirującego guzika. Energia ta zależy zawsze od masy ciała oraz od tego w jaki sposób ta masa jest rozłożona względem osi obrotu i zawsze jest proporcjonalna do kwadratu prędkości kątowej.

Wyjaśniał Fizyk - dr Jerzy Jarosz prof. UŚ