Теперь зажги тот конец свечи, который окажется наклоненным вниз. Когда свеча качнется и горящий конец подымется, зажги второй конец. Скоро стеариновый двигатель заработает вовсю, и человечки будут качаться в полное свое удовольствие. Присмотрись к работе двигателя и постарайся понять, почему свеча качается.
Снова бегемот и птичка
Ты, конечно, видел много вещей, которые качаются. Качается гамак. Покачивается от сквозняка люстра. А в часовой мастерской — сколько там часов с качающимися маятниками! Просто глаза разбегаются. И качаются маятники по-разному. Тик-так, тик-так, — спешит легкий, маленький маятник ходиков. Так-к! Так-к! — солидно подтверждает большой и тяжелый маятник часов, стоящих на полу. Он качается гораздо реже.
Почему разная частота качания у маятников? Давай проверим. Вместо маятников можешь взять два любых тела разного веса. Я опять-таки брал свои любимые фигурки: тяжелого бегемотика и легкую птичку.
Подвесь бегемота на нитке длиной примерно 1 м, а птичку — на нитке длиной 25 см.
Теперь качни их не очень сильно. Ты увидишь, что легкая птичка так и порхает вправо — влево, вправо — влево. А тяжелый, солидный бегемот качается примерно вдвое медленнее.
Казалось бы, все ясно. Тяжелое тело колеблется медленно, легкое— быстро. Но не спеши делать выводы. Сделай тот же опыт, поменяв нитки.
Ты увидишь, что бегемот, привязанный на короткую, «птичкину» нитку потеряет всю свою солидность. Он засуетится, заспешит, будет, словно птичка, порхать вправо— влево, вправо — влево!
Зато птичка, подвешенная на длинной «бегемотьей» нитке, переймет повадку бегемота. Она начнет качаться солидно, важно, не спеша. Выходит, что частота качания зависит вовсе не от веса. Она зависит от длины маятника! Маленький маятник ходиков качается так быстро не потому, что он легкий, а потому, что коротенький!
Как ходят ходики
А почему вообще применяют маятник в часах? Там ведь нет никаких человечков — любителей покачаться. Но дело здесь вовсе не в человечках. Исследуя движение качающихся тел, физики выяснили очень важную вещь. Оказалось, что время, за которое тело качнется вправо — влево и вернется в прежнее положение, остается всегда постоянным. Каждое колебание — и второе, и десятое, и сотое — занимает ровно столько же времени, сколько заняло первое. Потому-то маятник и приспособили к часам. Он регулирует их ход.
Если у тебя в доме есть ходики, можешь рассмотреть, как они устроены. Только не разбирай их. Собрать даже такие простейшие часы тебе едва ли удастся.
Ходики приводит в движение опускающаяся гиря. Цепь, на которой висит эта гиря, перекинута через барабан, насаженный на главную ось. От главной оси движение через зубчатые колеса передается минутной и часовой стрелкам.
Если бы в механизме ходиков больше ничего не было, то гиря быстро пошла бы вниз и стрелки завертелись бы, как белки в колесе. Вж-ж-ж… Готово! Гиря опустилась на всю длину цепи, и все движение остановилось!
Ясно, что никому не нужны часы, которые за несколько секунд пробегут целые сутки и тут же остановятся. Ход часов нужно замедлить. Для этого в ходиках устроены ходовое колесо и скобка с маятником. Маятник — это груз, висящий на длинной палочке. Толкнешь его — и он пойдет качаться. Тик-так, тик-так, вправо — влево.
Вместе с маятником качается и скобка, в которую он продет. Два плечика этой скобки попеременно попадают между зубцами ходового колеса. Качнулся маятник вправо — левое плечико скобки застряло в колесе и остановило его. Качнулся влево — плечико поднялось, отпустило колесо. Но только колесо проскочило на один зубец — правое плечико снова его останавливает. Маятник опять качнулся вправо — опять пропустил один зубец ходового колеса. Колесо немного повернулось, а за ним и весь механизм ходиков сделал следующий шаг. Но тут же плечико скобки опять останавливает колесо.
Так и ходят ходики: тик-так, тик-так, шаг за шагом. Быстро идти не дает маятник, он все время «вставляет палки в колеса».
Но ты ведь уже знаешь, что период колебания маятника всегда один и тот же. Значит, каждый шажок ходиков занимает одно и то же время! Так маятник регулирует ход часов, делает его точным.
Примерно так же устроены карманные и наручные часы. Только вместо гири у них пружина, а вместо маятника колесико-балансир, соединенное с «волоском» — тоненькой спиральной пружинкой. Спиралька то свивается, то развивается: тик-так, тик-так… Такие колебания называются крутильными. Их период тоже неизменен, и часы идут точно.