Expériences avec des axes invisibles. Divertir des expériences physiques à la maison

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Les axes sur lesquels tournent les roues ou autres pièces de machines sont des corps physiques bien réels. Vous pouvez les voir, les toucher. Il s'agit généralement d'arbres métalliques, de rouleaux, de tiges, de tubes. Dans les wagons, les essieux tournent avec les roues, tandis que dans les vélos, par exemple, les roues tournent sur un essieu fixe.

Mais le mot « axe » est également utilisé dans un autre sens. Ce mot fait référence à une ligne conditionnelle invisible autour de laquelle se produit la rotation. Un patineur artistique sur glace exécutant une toupie, un gymnaste effectuant un saut périlleux dans les airs et enfin notre planète Terre, tous tournent autour de lignes invisibles appelées axes de rotation. Il existe également un tel nom: l'axe de rotation libre. Il passe toujours par le centre de gravité du corps en rotation.

Nous ferons plusieurs expériences avec de tels axes de rotation libre. Bien que ces axes existent, ils sont invisibles : ils ne peuvent être ni vus ni touchés. Pour les expériences, vous devez créer un appareil qui fera tourner divers objets à grande vitesse autour d'axes invisibles.

Découpez un cercle d'un diamètre de 25 à 30 centimètres dans du carton épais, faites un petit trou en son centre et placez-le sur la base ronde d'une vieille lampe de table. Vous pouvez remplacer cette pièce par des brûleurs en fonte provenant d'un poêle ou un disque abrasif pour un affûteur. Bref, ça devrait être un tour difficile. Si vous prenez des brûleurs ou une meule, vous devrez découper un autre cercle dans un morceau de contreplaqué de taille appropriée, faire un petit trou en son centre et placer le disque sélectionné sur ce cercle. Un cercle découpé dans du carton est posé dessus. Au milieu de la pile de cercles résultante (nous appellerons maintenant tout cela simplement un disque), enfilez deux cordes solides et attachez-les en bas avec un nœud. Le disque suspendu dessus sera suspendu horizontalement, reposant sur le nœud.

L'appareil est prêt, commençons les expériences.

Attachez un cordon fin de 25 centimètres de long au nœud sur lequel repose le disque. Pour d'autres expériences, il peut être nécessaire de sélectionner d'autres lacets. Vous pouvez également utiliser de la ficelle (mais pas du papier) et, pour certaines expériences, une fine ligne de pêche.

Attachez un crayon au bout du lacet suspendu sous le disque - à la toute fin. Tout en faisant tourner le disque, tordez les cordes sur lesquelles il s'accroche bien. Lorsque vous le relâcherez, il commencera à tourner rapidement. Vous pouvez obtenir une rotation très rapide si vous appuyez avec la main sur un bâtonnet de savon rond inséré entre les cordes.

Ainsi, le disque a tourné. Qu’adviendra-t-il du crayon accroché sous le disque ? Il va également tourner sur sa corde et prendre progressivement une position horizontale. L'axe de sa rotation, axe libre et invisible, passe exactement par le milieu du crayon - son centre de gravité.

Au cours de cette expérience et d’autres avec des axes de rotation libre, il est nécessaire de réguler la vitesse de rotation du disque. La vitesse doit être suffisante pour amener l'objet suspendu en position horizontale, mais le lacet ne doit pas remonter jusqu'au disque. Il est facile d'obtenir la vitesse de rotation souhaitée en modifiant le degré de torsion des cordes ou la force de pression sur le bâton inséré entre les cordes.

Pour l'expérience suivante, au lieu d'un crayon, attachez un cercle d'environ 10 centimètres de diamètre, découpé dans du carton épais, à une corde. Vous devez l'attacher tout au bord en faisant un petit trou avec un poinçon. Si le disque tourne à une vitesse suffisante, le cercle tournera horizontalement autour de son axe libre passant par son centre.

Expériences avec des axes invisibles

Au lieu d'une tasse en carton, accrochez un objet ou un anneau symétrique à portée de main. Par exemple, vous pouvez accrocher un disque de support à un bâton de ski par la jante. Lorsqu'il est tourné rapidement, il tourne également horizontalement.

Faites une autre expérience spectaculaire. Prenez seize petits trombones et reliez-les ensemble pour former une chaîne fermée. Accrochez-le sous le disque avec une fine ligne de pêche. Lorsque le disque tourne bien, la chaîne forme un anneau tournant horizontalement. L'axe libre invisible de cet anneau passe précisément par son milieu, son centre de gravité.

Nos objets en rotation choisissent leur propre axe libre vertical. Pour chacun d'eux, cet axe s'est avéré être le plus stable de tous les axes possibles autour desquels un objet donné pouvait tourner.

Expériences avec des axes invisibles

Lorsque vous effectuez les expériences décrites ici, essayez de modifier la longueur du cordon pour suspendre les objets et l'endroit où le cordon est attaché. Le disque doit pendre strictement horizontalement et ne pas osciller. Bien entendu, il faut toujours faire preuve, comme dans toutes les autres expériences, de patience et de persévérance.

Une expérience intéressante avec rotation libre est décrite dans "Mechanics" par S. P. Strelkov.

Expériences avec des axes invisibles

Une boîte d’allumettes possède trois axes de rotation libre mutuellement perpendiculaires passant par son centre de gravité. Mais il n'a que deux axes de rotation les plus stables : l'un passe verticalement au milieu de la boîte d'allumettes et l'autre horizontalement le long de la boîte. Et l'axe qui traverse la boîte n'assure pas une rotation stable. Prenez une boîte d'allumettes vide avec deux doigts et soulevez-la avec votre autre main. Répétez cette opération plusieurs fois, en faisant tourner à chaque fois la boîte alternativement autour d'un des trois axes mentionnés ci-dessus. Regardez attentivement et vous verrez par vous-même sur lequel des trois axes la boîte tourne le mieux, plus clairement.

Auteur : Rabiza F.V.

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Des scientifiques américains apprennent à utiliser des aimants pour contrôler le comportement des cellules. Pour qu'une cellule fasse un travail - battre un microbe ennemi ou produire de l'insuline - il faut agir sur son récepteur correspondant. En règle générale, les médecins le font à l'aide d'hormones administrées artificiellement.

"Nous proposons d'emprunter une voie complètement différente - d'utiliser des nanoaimants", déclare le Dr Don Ingber du Boston Children's Hospital. Dans leurs premières expériences, les scientifiques ont créé des particules magnétiques de 30 nm avec un noyau interne de seulement 5 nm de diamètre. Des particules de cette taille se sont avérées être dans un état superparamagnétique, c'est-à-dire qu'en appliquant un champ magnétique, elles pouvaient être transférées plusieurs fois à la fois dans un état magnétique et non magnétique. Chaque particule était associée à une molécule antigénique correspondant au récepteur des cellules du système immunitaire.

"Un antigène par particule est très important», explique un collègue, le Dr Robert Mannicke. "Nous voulions attacher chaque particule à un seul récepteur afin que nous puissions contrôler une seule cellule." Comme les expériences l'ont montré, il était possible d'organiser un tel contrôle: des cellules, auxquelles étaient attachés des nano-aimants, sous l'influence d'un champ magnétique, ouvraient des canaux pour le passage des ions calcium à l'intérieur. Et sans champ magnétique, rien de tel n'a été observé.

"Nous espérons qu'à l'avenir, avec l'aide de nanoparticules magnétiques, il sera possible de contrôler de nombreux processus dans un organisme vivant et en même temps de se passer de médicaments. Par exemple, une personne atteinte de diabète, après avoir mangé des sucreries, sera capable de stimuler les cellules productrices d'insuline transplantées sous sa peau avec un aimant », explique Don Ingber.

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