З тисяч людей, забавлявшихся в дитинстві з дзигою, не багато хто зможе правильно відповісти на це питання. Як, справді, пояснити те, що обертається дзига, поставлений прямовисно або навіть похило, не перекидається, всупереч всім очікуванням? Яка сила утримує його в такому, здавалося б, нестійкому положенні? Хіба тягар на нього не діє?
Тут має місце досить цікаве взаємодію сил. Теорія вовчка непроста, і заглиблюватися в неї ми не станемо. Намітимо лише основну причину, внаслідок якої обертається дзига не падає.
На рис. 26 зображений дзига, що обертається в напрямку стрілок. Зверніть увагу на частину А його обідка і на частину В, протилежну їй. Частина А прагне рухатися від вас, частина В - до вас. Прослідкуйте тепер, який рух отримують ці частини, коли ви нахиляєте вісь дзиги до себе. Цим поштовхом ви змушуєте частина А рухатися вгору, частина В - вниз; обидві частини отримують поштовх під прямим кутом до їх власного руху. Але так як при швидкому обертанні вовчка окружна швидкість частин диска дуже велика, то сообщаемая вами незначна швидкість, складаючись з великої коловою швидкістю точки, дає рівнодіючу, дуже близьку до цієї кругової, - і рух дзиги майже не змінюється. Звідси зрозуміло, чому вовчок як би чинить опір спробі його перекинути. Чим масивніше дзига і чим швидше він обертається, тим наполегливіше він протидіє перекидання.
Чому вовчок не падає?
Сутність цього пояснення безпосередньо пов'язана з законом інерції. Кожна частинка вовчка рухається по колу в площині, перпендикулярній до осі обертання. За законом інерції частка в кожен момент прагне зійти з кола на пряму лінію, дотичну до кола. Але всяка дотична розташована в тій же площині, що і сама окружність; тому кожна частка прагне рухатися так, щоб весь час залишатися у площині, перпендикулярній до осі обертання. Звідси випливає, що всі площини у вовчку, перпендикулярні до осі обертання, прагнуть зберегти своє положення в просторі, а тому і загальний перпендикуляр до них, тобто сама вісь обертання, також прагне зберегти свій напрямок.
Обертається дзига, будучи підкинуто, зберігає початкове напрямок своєї осі.
Не будемо розглядати всіх рухів вовчка, які виникають при дії на нього сторонньої сили. Це потребувало б надто докладних пояснень, які, мабуть, здадуться нудними. Я лише хотів пояснити причину прагнення всякого обертового тіла зберігати незмінним напрямок осі обертання.
Цією властивістю широко користується сучасна техніка. Різні гіроскопічні (засновані на властивість вовчка) прилади - компаси, стабілізатори і ін - встановлюються на кораблях і літаках. [Обертання забезпечує стійкість снарядів і куль у польоті, а також може бути використано для забезпечення стійкості космічних снарядів - супутників і ракет - при їх русі (Прим. ред.).]
Таке корисне використання простої, здавалося б, іграшки.
