Физик показал, почему бутылку из-под шампуня так легко опрокинуть

По словам профессора физики из США, необычный феномен пустой бутылки из-под шампуня напрямую связан с центром масс и механическими воздействиями.

В своей статье, опубликованной в журнале The Physics Teacher, Джером Личини (Jerome Licini) из Лехайского университета находит центр масс бутылки шампуня. Вместе с коллегами учёный обсуждает устойчивость бутылки на наклонной поверхности и демонстрирует её чувствительность к ударам, используя простой эксперимент с теннисным мячом и транспортиром. Согласно исследованию, объект, помещённый на наклонную поверхность, опрокинется, если горизонтальное положение его центра масс лежит вне геометрического контура основания объекта. Масса содержимого пластиковой бутылки обычно намного больше, чем масса самой бутылки. Когда бутылка либо полностью заполнена, либо полностью пуста, центр масс должен находиться в геометрическом центре бутылки. Но если бутылка почти пуста, центр масс опускается значительно ниже, что лишает бутылку устойчивости.

В своём видео физик задаёт пластиковой бутылке импульс с помощью теннисного мяча на нитке, который можно отводить назад под разными углами и таким образом регулировать силу импульса. Для того чтобы опрокинуть полную бутылку, требуется угол в 23 градуса. Если бутылка заполнена на 30%, мяч следует отклонить на угол в 13 градусов, чтобы её опрокинуть. Пустой бутылке для падения требуется угол всего лишь в 3 градуса.

Фото и видео: Jerome Licini and Allen Zijun Yuan/Lehigh University