Magiczna szpula

Jak

1. Umieść szpulę w połowie długości podstawy.
2. Odwiń z niej około metr taśmy.
3. Miejsce, w którym taśma traci kontakt ze szpulą, powinno znajdować się na dole szpuli. 
4. Delikatnie pociągnij taśmę. Trzymaj ją tak, żeby tworzyła mały kąt z poziomem. Co obserwujesz? W którą stronę toczy się szpula? 
5. Spróbuj teraz delikatnie pociągnąć taśmę, trzymając ją tak, żeby tworzyła duży kąt z poziomem. W którą stronę teraz toczy się szpula? 
6. Spróbuj sprawić, aby szpula ślizgała się bez toczenia. 

Dlaczego

Na ruch szpuli składa się nie tylko jej ruch postępowy, ale także obrotowy. Twoje oddziaływanie na taśmę szpuli jest równoznaczne z oddziaływaniem pewną siłą na samą szpulę. Odległość punktu przyłożenia siły od osi obrotu to tzw. ramię siły.

Chwilowa oś obrotu znajduje się w miejscu, w którym szpula styka się z podłożem. W ruchu obrotowym powstaje tzw. moment siły. Oznacza to, że kierunek jego wektora pokrywa się z osią obrotu szpuli, a zwrot zależy od wzajemnego ustawienia przyłożonej siły i ramienia tej siły.

Co się dzieje?

• Jeśli oś obrotu szpuli (punkt zetknięcia z podłożem) znajduje się dokładnie na przedłużeniu części taśmy, za którą szpula jest ciągnięta, moment siły nie działa. W efekcie szpula ślizga się bez obrotu (patrz rysunek b.).
• Jeżeli kąt między torem szpuli a naciągniętą taśmą jest większy niż w omawianym wcześniej przypadku, moment siły powoduje oddalanie się szpuli (rysunek a.).
• Kiedy kąt ten jest mniejszy, moment siły powoduje zbliżanie się szpuli (rysunek c.).