Всюду волчки

Существует большой класс роботов, главную часть которых составляет вращающийся волчок. Эти роботы имеют очень важное значение.

Едва ли можно найти в наше время такого мальчика, который хотя бы раз в жизни не смастерил себе волчка и не провел бы с ним много увлекательных часов, любуясь поразительной устойчивостью этой игрушки, когда она вращается.

Волчок известен человечеству очень давно, по крайней мере четыре-пять тысяч лет. Его находили в древнеегипетских гробницах возле детских мумий. И, несмотря на это, едва ли сейчас найдется много таких людей, которые знали бы все удивительные свойства волчка и где, кроме игрушечных магазинов, его можно найти.

А между тем с волчком мы встречаемся всюду. Вот мимо нас несутся автомобили. В каждом из них сидит волчок — то маховое колесо, которое насажено на вал мотора и вместе с ним делает две-три тысячи оборотов в минуту. Вот едет велосипедист; каждое колесо его несложной машины — волчок.

Заглянув в зарядный ящик любого артиллерийского орудия, мы найдем волчки и там. Ведь каждый снаряд в полете быстро вращается, делая в минуту около восемнадцати тысяч оборотов. Винтовочная же пуля совершает в минуту до двухсот пятидесяти тысяч оборотов. Это тоже волчок.

Колеса паровозов, вагонов, автомобилей — волчки.

Маховые колеса любого двигателя — паровой машины, дизеля — волчки.

Колеса (роторы) водяных или паровых турбин — волчки; у паровых турбин ротор может делать до тридцати и более тысяч оборотов в минуту.

Волчки находятся внутри атомов. Это электроны, совершающие 50 000 000 000 000 000 000 000 000 (пятьдесят миллионов миллиардов миллиардов) оборотов в секунду вокруг своей оси.

А так как наше тело состоит из огромного числа атомов, в состав которых входят десятки электронов, то оказывается, что мы «наполнены» волчками.

В придачу к этому мы еще и живем на волчке — ведь наша Земля тоже вращается, делая оборот вокруг своей оси за двадцать четыре часа.

Планеты Марс, Юпитер, Сатурн, наконец, само Солнце — волчки, так как все они тоже вращаются: Марс почти с той же скоростью, что и Земля, Юпитер и Сатурн в два с половиной раза быстрее, а Солнце в двадцать пять раз медленнее.

Наконец, доказано, что, по крайней мере, некоторые из звезд тоже вращаются. Следовательно, мы в праве и их считать волчками.

С основным свойством волчка каждый школьник знакомится еще задолго до изучения физики. Это происходит на первых уроках географии, когда ребята получают ответы на вопросы:

— Отчего бывает день и ночь?

— Почему происходят лето и зима, весна и осень?

Учитель к этому уроку приносит глобус, лампу и еще что-то завернутое в газету. Окна закрываются плотными шторами, чтобы было темно. В классе становится таинственно.

Любопытные ребята прежде всего узнают на уроке, что «Земля вращается вокруг своей оси, как волчок» и что «каждое место на Земле то попадает под лучи солнца — и тогда здесь бывает день, то уходит на теневую сторону — и тогда здесь становится темно, наступает ночь». Все это показывается на глобусе.

— Кроме того, — объясняет учитель, — Земля еще движется вокруг Солнца, описывая в пространстве большой круг. Время одного оборота Земли около Солнца мы называем годом. При этом движении земная ось всегда сохраняет одно и то же положение — она постоянно своим северным концом смотрит на Полярную звезду.

У пытливых ребят тут же возникает волнующий вопрос:

— Иван Иванович, а почему земная ось сохраняет свое положение?

— Потому, — продолжает учитель, — что Земля — это большой волчок, а всякий волчок, когда он быстро вертится, стремится сохранять постоянное направление своей оси. Это его основное свойство. Вот посмотрите!

Иван Иванович протягивает руку к свертку, и через пять секунд на столе появляется обыкновенная столовая мелкая тарелка и маленький деревянный волчок.

Завертев волчок, учитель опускает его на тарелку. Волчок сначала бегает из стороны в сторону, покачивается, его ось описывает конус. Это движение оси называется прецессионным.

Очень скоро конус становится все уже, и вот, наконец, ось застыла совсем неподвижно. Кажется, что волчок даже и не вертится. Французы в этом случае говорят, что «волчок спит».

Вдруг быстрым и отрывистым движением тарелки Иван Иванович подбрасывает волчок на полметра вверх. Волчок не кувыркается. Сохраняя прежнее положение, он ловко становится на свою ножку и продолжает вертеться, как ни в чем не бывало.

Но оставим урок географии.

Основное свойство волчка прекрасно используют жонглеры, подбрасывая и ловя вращающиеся ножи или с удивительной ловкостью удерживая на конце трости тарелочку, которая при этом быстро вертится. Тем же свойством волчка пользуется велосипедист, так как колеса велосипеда делаются устойчивыми только при вращении.

И артиллерийский снаряд получает устойчивость в полете только оттого, что вертится. Не будь вращения, снаряд в полете кувыркался бы. От этого дальность полета заметно уменьшилась бы, и в цель он ударял бы не своей остроконечной головкой, а боком или дном.

Основное свойство волчка — стремление сохранить неизменное положение оси — было использовано около восьмидесяти с лишним лет назад французским физиком Леоном Фуко для замечательного опыта, глубоко поразившего современников.