Zbiór zadań

Zamieszczone na niniejszej stronie zadania eksperymentalne pozwolą osobiście przekonać się, czy postulowane przez entuzjastów zderzaka zjawiska rzeczywiście występują. Większość z zadań nie przekracza poziomu licealnego (powiedzmy - olimpiady fizycznej) i powinna dać się wykonać w warunkach jeśli nie domowych, to przeciętnie wyposażonej pracowni szkolnej. Wynik (powtarzalny i niewątpliwy) stojący w sprzeczności z teorią Newtona będzie wyraźnym potwierdzeniem, że "coś w tym jest" (co nie oznacza automatycznie potwierdzenia wszelkich teorii głoszonych przez wynalazcę i współpracowników).

We wszystkich poniższych zadaniach chodzi o to, żeby:

• zanalizować opisany układ doświadczalny i przewidzieć jego zachowanie przy użyciu "szkolnych" praw fizyki;
• wykonać układ doświadczalny i opracować możliwie proste metody pomiaru kluczowych parametrów;
• wykonać doświadczenia, udokumentować otrzymane wyniki, przeanalizować zgodność z przewidywaniami teoretycznymi (najlepiej ilościowo);
• podzielić się wrażeniami.

Zachęcam do nadsyłania rozwiązań! Mile widziane dokładne opisy układu doświadczalnego, zdjęcia, filmy itp., a także wszelkie uwagi i ciekawe pomysły dotyczące wykonywania tych doświadczeń w domowych warunkach. Najciekawsze rozwiązania z przyjemnością zamieszczę na tej stronie. Nagród rzeczowych nie przewiduję - a może ktoś ufunduje?

Zadanie 0 (wstępne). Domowy akcelerometr, czyli jak i co mierzyć.

Zadanie 1. Kule i poprzeczka.

W doświadczeniu należy wykorzystać dwa ciała (np. kule) sprężyste, dość ciężkie, oraz niezbyt długą, możliwie sztywną poprzeczkę, umocowaną na osi. Całość powinna tworzyć układ dźwigni o równych ramionach (jak na rysunku). Jedna z kul powinna być oparta o poprzeczkę, a druga uderzyć prostopadle w drugie ramię. Doświadczenie zostało opisane w "Energetycznej naturze mechaniki", jako "doświadczenie rozstrzygające" o niesłuszności prawa zachowania pędu. Według autorów, po zderzeniu kula ruchoma oddaje połowę energii kinetycznej drugiej kuli i obie zaczynają się poruszać z prędkością równą 0,7 pierwotnej. Uwagi na temat eksperymentu można przeczytać w komentarzach z pl.sci.fizyki, a także wywiadzie z H. Doruchem.

Zadanie 2. Kule bez poprzeczki.

Wykonujemy zderzenie dwóch jednakowych, masywnych (by zminimalizować wpływ oporu powietrza), zawieszonych na nitkach sprężystych kul, z których jedna była nieruchoma. Po zderzeniu pierwsza kula odskakuje, unosząc całą energię kinetyczną, a druga nieruchomieje. Należy sprawdzić, czy w takim zderzeniu następuje zmniejszenie sił bezwładności działających na obiekty połączone z drugą kulą (hamującą). Porównać z wynikiem teoretycznym (wymaga to pomiaru drogi hamowania przy zderzeniu, co jest dość trudne). Ewentualnie porównać ze zderzeniami połączonymi z rozproszeniem energii (np. hamowanie kuli na plastycznej przeszkodzie). Pomiar sił bezwładności - por. zadanie 0 (na rysunku zasugerowano obserwację lustra wody w doklejonym do kuli zbiorniczku). Inny ciekawy problem: zmierzyć analogicznie siły bezwładności w układzie pierwszej kuli.

Zadanie 3 (trudniejsze). Zderzak.

Skonstruować zderzak dynamiczny i sprawdzić, czy podczas zderzeń występuje redukcja sił bezwładności. Do pomiaru (porównywania) sił bezwładności można użyć akcelerometru (por. zadanie 0). Samą konstrukcję zderzaka można oprzeć na jednym z dwóch rozwiązań: 1. Zderzak ciężarkowy. Siła zderzenia powoduje za pośrednictwem zderzaka [A] nacisk na ramiona dźwigni (por. rysunek). Obrót dźwigni rozpędza ciężarki [B], które przejmują dużą część energii hamowanego pojazdu [C]. Ciężarki w ostatniej fazie zderzenia opuszczają prowadnice i odlatują w siną dal (skąd warto usunąć wszelkie łatwo tłukące się przedmioty). 2. Klasyczny zderzak Łągiewki. Siła zderzenia napędza, za pomocą przekładni [D, E, F], niewielki wirnik [C]. Energia zderzenia jest czasowo gromadzona w dodatkowym elemencie sprężystym (np. pneumatycznym, [A]). Podczas wykonywania tego doświadczenia należy zwrócić szczególną uwagę na minimalizację wszelkich oporów. W obu przypadkach warto mierzyć przeciążenia w pojeździe, drogę hamowania, siłę hamowania (i jej charakterystykę czasową), prędkość pojazdu. Uzyskane wyniki można porównywać z osiągalnymi teoretycznie (przy hamowaniu równomiernym), a także z innymi sposobami hamowania (np. ciernego lub hydraulicznego). Jest to najklasyczniejsze doświadczenie potwierdzające (o ile da pozytywny wynik) działanie zderzaka Łągiewki. Doświadczenie w wersji 2. było wykonywane wielokrotnie, w większości przypadków "na oko", choć nie brak bardziej regularnych pomiarów. O ile mi wiadomo, model ciężarkowy zderzaka był badany bardzo pobieżnie, ale podobno ma być skuteczniejszy od wirnikowego. Szczegóły zderzaka wirnikowego można znaleźć w wywiadzie z H. Doruchem z 2001 r., natomiast ciężarkowego - w wywiadzie z H. Doruchem z 2002 r. Rozwiązania: Zygmunt Górski, wynik pozytywny Prof. Stanisław Gumuła (wyniki i układ doświadczalny opisany w wywiadach), wynik pozytywny Wersja zderzaka z klocków LEGO (autor: captainplanet), wynik oczywiście niemiarodajny ze względu na różną drogę hamowania - ale filmy ciekawe

Zadanie 4 (z gwiazdką, czyli dla ambitnych). Napęd bezodrzutowy.