18
«головы» не играет никакой роли. В нижней части «тульвиша» находится массивное тело в форме сферического сегмента высотой . Сегмент ограничен часть поверхности «тульвиша» и плоскостью, перpendикулярной оси, проходящей через центры сферы и точку их соприкосновения.
Если попытаться положить кукулу на горизонтальном поверхности и представить ее самой себе, она немедленно встает. Почему? Очевидно, что вертикальное положение Ваньки-Встанки является положением устойчивого равновесия. В механике есть правило: в состоянии устойчивого равновесия центр тяжести тела должен находиться в самом низком из возможных для него положении. Это означает, что значение потенциальной энергии, вызванной силой тяжести, должно быть наименьшим из всех возможных.
Выясним, при каких условиях потенциальная энергия Ваньки-Встанки будет минимальной, когда он занимает вертикальное положение. Выведем кукулу из положения равновесия, отклонив ее ось на угол от вертикали. Пусть — высота центра тяжести массивного тела при вертикальном положении оси, — его масса и — масса «головы». Масса оболочки тульвиша не имеет значения, так как высота центра тяжести оболочки, а значит, и ее потенциальная энергия при наклоне Ваньки-Встанки не изменяется.
Как видно из рисунка, высота центра тяжести массивного тела при наклоне оси равна , а высота центра тяжести головы — .
Общая потенциальная энергия массивного тела и «головы» равна .
Отсюда следует, что потенциальная энергия Ваньки-Встанки при вертикальном положении оси, то есть при , будет минимальной, если выражение, на которое умножается , отрицательное:
или
Осталясь, правила, неизвестной величины , но ее можно выразить через известные величины и (прием это без доказательства):
Таким образом, мы нашли точное математическое условие, показывающее, в какой мере должна быть «легка голова» у Ваньки-Встанки, чтобы он принимал вертикальное положение, как только будет предоставлен самому себе.
Кроссамбер
Заполнительные клетки цифрами 1, 2,…, 9 так, чтобы для каждой числа, получшегося по горизонтали, в розовой клетке следа от него была записана сумма его цифр;
Для каждой числа, полученного по вертикали, в розовой клетке над ним также была записана сумма его цифр;
цифры в каждой из этих чисел были различны.
Голубые клетки остаются пустыми.
Э. Рекстин