Вот еще одна не менее любопытная задача: в поезде,
идущем, скажем, из Ленинграда в Москву, существуют ли точки, которые
по отношению к полотну дороги движутся обратно — от Москвы к Ленинграду?
Рис. 8. Опыт с кружком и спичкой. Когда колесо откатывается
налево, точки F, Е, D выступающей части спички подвигаются в обратную
сторону.
Рис. 9. Когда железнодорожное колесо катится налево,
нижние части его выступающего края движутся направо, т. е. в обратную
сторону.
Оказывается, что в каждый момент на каждом колесе
существуют такие точки. Где же они находятся?
Вы знаете, конечно, что железнодорожные колеса имеют на ободе выступающий
край (реборду). И вот оказывается, что нижние точки этого края при
движении поезда перемещаются вовсе не вперед, а назад.
В этом легко удостовериться, проделав такой опыт. К небольшому кружочку,
например к монете или пуговице, прилепите воском спичку так, чтобы
она прилегала к кружку по радиусу и далеко выступала за край. Если
теперь упереть кружок (рис. 8) в край линейки в точке С и начать
катить его справа налево, то точки F, Е и D выступающей части отодвинутся
не вперед, а назад. Чем дальше точка от края кружка, тем заметнее
подастся она назад при качении кружка (точка D перейдет в D').
Точки реборды железнодорожного колеса движутся так же, как и выступающая
часть спички в нашем опыте.
Вас не должно удивлять теперь, что в поезде существуют точки, которые
движутся не вперед, а назад.
Рис. 10. Вверху изображена та кривая линия (“циклоида”),
которую описывает каждая точка обода катящегося колеса телеги. Внизу
— кривая линия, описываемая каждой точкой выступающего края железнодорожного
колеса.
Правда, это движение длится лишь ничтожную долю
секунды; но, как бы то ни было, обратное перемещение в движущемся
поезде все же существует наперекор нашим обычным представлениям.
Сказанное поясняется рисунками 9 и 10.
Страницы из книги «Занимательная физика», авт. Я.И. Перельман
