Zostań w domu, zamów taniej!
Nie wychodź z domu i zamów online swoje ulubione pisma 20% taniej. Skorzystaj z kodu rabatowego: czytajwdomu

Mobil Stevena z Briga

e-suplement
Nieodwołalnie przychodzi wiosna. Aż chce się majsterkować. Tym razem zrobimy z prostych materiałów bardzo efektowny model. Powtórzymy doświadczenie Stevina, który odkrył zjawisko równowagi sił na równi pochyłej. Stevin z Briga Flamandczyk w szesnastym wieku, jako pierwszy zbudował takie urządzenie. Wnioski jakie z tego wyciągnięto są do dziś aktualne. Przekazy nie mówią, czy jak my użył do konstrukcji drewna i tektury. Tym niemniej jego dzieło stało się kamieniem węgielnym, czyli podstawą dla współczesnej statyki.

Doświadczenie polega na tym, że zbudujemy graniastosłup na podstawie trójkąta. Graniastosłup umieścimy poziomo na specjalnie zbudowanym do tego celu statywie. Na graniastosłup założymy łańcuch składający się z 14 jednakowych ogniw. Na pierwszym boku tego graniastosłupa opierają się 2 ogniwa a na drugim 4. Od spodu, pod trzecim najdłuższym bokiem zwisa pozostałe 8 ogniw. Pojawia się pytanie, czy górna część łańcucha składająca się z 2 i 4 ogniw pozostanie w równowadze i jak długo? A może łańcuch zacznie się obracać dookoła graniastosłupa. Czy 4 ogniwa przeważą w końcu 2 ogniwa z krótszego boku graniastosłupa? Sami się o tym przekonajmy budując własny model. Wyobrażacie sobie miny swoich kolegów, gdy zobaczą łańcuch wolno obracający się wkoło graniastosłupa. A mina pana od fizyki będzie bezcenna! Zatem przystąpmy od razu do pracy.

Materiały do zrobienia modelu. Deska na podstawę, listewka, gruba tektura oraz prawdziwy łańcuch. Na koniec potrzebujemy trochę farby chromowej w spreju, która to farba nada efektowny i profesjonalny wygląd mobilowi.

Narzędzia: wiertarka, piła do drewna, papier ścierny, piłka do metalu albo tak zwany diamentowy sznurek zamocowany w ramie piły do metalu zamiast zwykłego ostrza, imadło, glutownica z zapasem kleju na gorąco, linijka i nóż graficzny lub do tapet taki z łamanymi ostrzami.

Statyw: Podstawą urządzenia jest deseczka o wymiarach 140x110x12 milimetrów lub podobnych. Podstawa statywu musi swoim ciężarem i wielkością zapewnić stabilność. Okrągła listewka pionowa ma długość 150 milimetrów i 7 milimetrów średnicy. W podstawie wywiercimy otwór o średnicy takiej jak ma nasza listewka. Do tego otworu wkleimy klejem na gorąco z glutownicy listewkę tworząc statyw. Listewka pozioma ma 70 milimetrów długości. Z pionową połączymy ją za pomocą dodatkowego klocka o wymiarach 30x30x30 milimetrów z wywierconymi otworami tak jak to widać na zdjęciach. Jeden z otworów jest wywiercony pionowo natomiast drugi prostopadle do pierwszego. Całość trwale montujemy za pomocą kleju na gorąco. Podczas klejenia pomożemy sobie ekierką tak by zachować kąty proste poszczególnych elementów konstrukcji. Nim klej ostygnie i trwale zwiąże jest chwila czasu na precyzyjne wyregulowanie ich pozycji.

[caption id="attachment_2292" align="aligncenter" width="255"]Rysunek 1. Siatka graniastosłupa. Rysunek 1. Siatka graniastosłupa.[/caption]

Rdzeń mobilu. Zrobimy go z grubej tektury. Zaczniemy od narysowania siatki trapezu. Przerywane linie zagięcia należy zbigować co ułatwi nam zagięcie tektury w pożądanym miejscu. Bigować możemy starym długopisem z pustym wkładem. Obracająca się kulka precyzyjnie wgniecie tekturę ale jej nie uszkodzi. Tekturę z łatwością wyginamy w miejscach bigowania i sklejamy w całość tworząc zgrabny graniastosłup o trójkątnej podstawie. Na koniec w jednej z podstaw wycinamy otwór o średnicy około 7 milimetrów.

Montaż. Graniastosłup nakładamy stroną z otworem na powleczony klejem z glutownicy poziomy element statywu. Już po chwili będzie mocno zamocowany a my możemy przystąpić do pomalowania lakierem chromowym modelu. Ponieważ jest ciepło, malowanie można przeprowadzić na świeżym powietrzu.

Pędnia jest zrobiona z kawałka łańcucha. Jeśli chodzi o łańcuch nie patrzcie łakomie na psią budę. Lepiej go kupić za kilka groszy w sklepie metalowym. Potrzebujemy tylko czternastu ogniw łańcucha. Długość każdego ogniwa wynosi 25 milimetrów a szerokość 15. Jest to istotne, bo pozostałe wymiary konstrukcji zależy od wymiarów ogniw. Jedno z ogniw łańcucha przecinamy piłką do metalu albo diamentowym sznurkiem następnie lekko rozchylamy a następnie łączymy łańcuch w pętle. Rozcięte ogniwo zaginamy tak by było równe i pozbawione szczeliny. Gdy zajmowaliśmy się łańcuchem tymczasem pomalowany model z pewnością wysechł i przestał tak strasznie pachnieć. Wreszcie możemy przystąpić do zabawy.

Zabawa: Po założeniu łańcucha pędni na jego graniastosłupowy rdzeń, lekko pociągamy w prawo tak żeby nasz łańcuchowy silnik zaskoczył i wreszcie ruszył. Być może ogniwa będą wymagały przesmarowania towotem smarem grafitowym w spreju albo może olejem do pił łańcuchowych. Już po chwili ogniwa powoli przesuwają się po powierzchni graniastosłupa. Widzimy to na filmiku.

Epilog. No dobrze. Jasne że mobil nie ruszył. Żartowałem. PRIMA APRILIS oczywiście. Ogniwa łańcucha przesuwały się tylko w wyobraźni i prymitywnej w animacji. Wiem, że nie daliście się nabrać. W ciągu setek lat a szczególnie w średniowieczu ludzie próbowali bezskutecznie budować takie i podobne urządzenia. Wreszcie naukowcy odkryli prawo zachowania energii. Tym samym doszli do wniosku, że nie możliwe jest wykonanie perpetuum mobile czyli urządzenia, które nie pobierając z nikąd energii będzie się poruszać i jeszcze dodatkowo wykonywać jakąś pracę. Na szczęście jest coraz mniej ludzi, którzy wątpią w tę prawdę.

W innym swoim doświadczeniu Stevin odkrył jeszcze jedno doniosłe prawo mechaniki. Dwa powiązane ze sobą ciężary utrzymują między sobą równowagę na dwóch równiach pochyłych, gdy ich ciężar jest proporcjonalny do długości tych równi. Zostawmy już w spokoju pomnik mechaniki ciała w spoczynku, czyli nasz srebrzysty model. Korzystając z przepięknej pogody można zabrać psa na spacer, po drodze rozpatrując problem perpetuum mobile, które zdecydowanie nie jest możliwe do zrobienia. To znaczy zrobić można, tyle że z pewnością działać nie będzie.

Przeczytaj także
Magazyn