Xích có vòng chạy

42

Xích có vòng chạy

Ứng viên
khoa học vật lý và toán học
A. V. BYALKO

Sinh nhật bạn của bạn sắp đến gần. Để có được một món quà độc đáo và rẻ tiền không phải là điều dễ dàng. Đây là cách, chỉ cần bỏ ra năm mươi kopecks và nửa giờ, bạn có thể tạo ra thứ gì đó chắc chắn sẽ mang lại niềm vui cho một người tò mò và theo quan điểm của chúng tôi, sẽ là một món quà tuyệt vời.

Trong bức ảnh bên trái là một chuỗi. Sự đan xen kép của các vòng sáng bóng tạo thành một hình xoắn ốc màu đỏ. Nhưng đây không phải là một món đồ chơi trang trí đơn thuần, sợi dây chuyền này có bí mật riêng, đặc tính riêng của nó. Chú ý, tập trung!

Bạn giữ sợi dây chuyền ở vòng trên cùng, dùng tay kia nắm lấy sợi dây liền kề và buông vòng trên cùng ra, như thể bạn đang ném nó xuống. Và đột nhiên chiếc nhẫn… bắt đầu chảy xuống. Trượt dọc theo các vòng khác, nó dệt dọc theo toàn bộ chuỗi và khi đạt đến vị trí dưới cùng thì dừng lại. Và trong tay bạn có sợi dây chuyền giống hệt như trước đây.

Bạn của bạn, trở nên quan tâm, lấy sợi dây chuyền, và sau nhiều lần thử không thành công - không phải chiếc vòng nào phía trên cũng có khả năng trượt xuống - và anh ta đã thành công trong thủ thuật tương tự: giây - và chiếc nhẫn, lấp lánh, hóa ra bị mắc kẹt lên. Tuy nhiên, điều này xảy ra như thế nào vẫn còn là một bí ẩn - mắt không có thời gian để theo dõi chuyển động của chiếc nhẫn.

Sau một hồi loay hoay với sợi dây chuyền, bạn của bạn đồng ý rằng chiếc nhẫn chạy xuống chỉ là ảo ảnh. Tất cả các vòng được bán với nhau, và do đó mỗi vòng không thể di chuyển so với các vòng lân cận của nó nhiều hơn một đường kính. Mỗi vòng chạy dọc theo dây chuyền thực chất là những chuyển động liên tiếp (theo đường kính) của từng vòng riêng lẻ. Phía trên vòng hiện đang chuyển động và bên dưới nó, dây xích bất động - vì vậy có vẻ như một vòng riêng biệt đang chuyển động dọc theo dây chuyền, giống như một làn sóng ở xa đang chuyển động. Làm thế nào điều này xảy ra?

Hãy xem xét kết nối bên ngoài của các vòng. Hóa ra chuỗi của chúng ta là hai chuỗi phổ biến giống hệt nhau đan xen vào nhau - ảnh 1. Chúng ta sẽ gọi hai chuỗi vòng dọc này là nhánh. Sự sắp xếp của các vòng trong ảnh 1 không ổn định - đó là lý do tại sao các dây xích phải được cố định cả từ trên xuống và từ dưới lên. Nó trở nên ổn định khi một trong các nhánh ở trên một vòng cao hơn vòng kia.

Rõ ràng, chuỗi có hai vị trí ổn định như vậy: đỉnh có thể là một hoặc nhánh kia của chuỗi. Mỗi lần chạy vòng xảy ra khi bạn di chuyển dây xích từ vị trí này sang vị trí khác. Trong trường hợp này, các nhánh đơn lẻ phải “đổi chỗ” - nhánh trên trở thành và ngược lại. Tuy nhiên, điều này không xảy ra đồng thời dọc theo toàn bộ chuỗi. Nếu bạn nắm lấy vòng trên cùng của nhánh hiển thị ở vị trí phía dưới, và buông vòng của nhánh kia ra, thì phần dưới của chuỗi vẫn “không biết” rằng đã xảy ra “đảo chính cung điện” ở trên. Rốt cuộc, vị trí của mỗi vòng trong chuỗi được xác định bởi các vòng lân cận của nó và một vòng chỉ có thể đảm nhận vị trí chính xác sau khi tất cả các vòng nằm phía trên nó đã ở trạng thái mới.

Nhìn vào chuỗi bên phải trên màn hình giật gân. Nó ghi lại thời điểm vòng nằm ở giữa chuỗi chiếm giữ vị trí chính xác (mũi tên chỉ vào nó). Khi nó đảm nhận một vị trí mới, chiếc nhẫn nằm bên dưới nó sẽ được “giải phóng”. Cô ấy cũng sẽ quay dưới tác dụng của trọng lực và rơi xuống. Và vân vân. Đây là một cuộc chạy xuống và quay lại