Детские батуты
Детский батут — это спортивный атрибут, который используется как для активною физического развития ребенка, так и для его развлечения. Прыжки на нем способствуют развитию мышц, улучшению координации и реакции. Выпускаются два вида этих снарядов.
Рассмотрим батут с сеткой. Его основной элемент — прыжковое полотно-сетка, изготовленное из прочного материала полипропилена и закрепленное на пружинах. Именно пружины являются в этом устройстве преобразователем запасенной в них энергии в энергию полета ребенка при прыжках.
Представим неподвижно стоящего в центре батута человека. Под действием приложенной к пружинам силы, равной весу стоящего человека, они деформируются — растягиваются на некоторую длину. Возникает сила, противодействующая деформации, — сила упругости. Она приложена к телу, вызывающему деформацию, то есть к человеку. Сила упругости растянутой пружины уравновешивает силу тяжести, действующую на груз. Обычно сила упругости прямо пропорциональна удлинению пружины. Это закон Гука.
Растянутая пружина обладает энергией, которая пропорциональна квадрату удлинения пружины. То есть она очень быстро увеличивается с ростом удлинения. Батут не подбрасывает человека, неподвижно стоящего на нем: не хватает упругой энергии. Но если человек оттолкнется от полотна, то тем самым растянет пружины еще больше. Те получат добавочную энергию, которая и перейдет в кинетическую энергию взлетающего ввысь человека, а в верхней точке полета превратится в его потенциальную энергию.
При падении на батут человек находится в состоянии невесомости, как и космонавты на орбитальной станции, только кратковременном. Что такое весомость? Вес — это сила в гравитационном поле, с которой тело действует на подставку, например на весы. Представьте, что вы взлетели над батутом вместе с этими весами. При падении весы будут опускаться вниз с теми же ускорением и скоростью, что и вы. Значит, ваши ноги не смогут оказать давление на весы, ибо те будут «убегать» от вас!
Надувные батуты — аттракционы, которые изготавливают из прочного пластика ПВХ. Самым простым считается небольшой круглый или квадратный батут. Более сложные варианты — это целые конструкции: корабли, города, неведомые звери.
В этом устройстве работают иные физические механизмы. При прыжках происходит сжатие воздуха, накачанного внутрь батута, весом человека. Воздух сжимается не так-то легко, так что для этого нужно затратить какую-то работу. Работа, как известно, приводит к изменению энергии, в данном случае газа в батуте — она увеличивается. Затем возросшее давление подбрасывает человека вверх, и запасенный избыток энергии газа преобразуется в кинетическую и потенциальную энергии прыгающего.
БАТУТ И ФИЗИЧЕСКОЕ ПОЛЕ
Батут может служить моделью, позволяющей продемонстрировать важное понятие поля в физике. Положим на его упругую поверхность какие-нибудь тяжелые предметы. Они ее прогнут, и вокруг этих предметов образуются ямки-воронки. Если вблизи них окажется, например, небольшой шарик, он скатится в образованную предметом ямку. Так будет моделироваться сила (например гравитационная), с которой одни тела действуют на другие, а поверхность батута — это поле. Кроме того, по этой поверхности, как и по любому физическому полю, могут распространяться волны.