Закончилась эта история так: вчера я завязал на улице в очередной раз развязавшийся шнурок и понял вдруг, что в моих руках положительный результат долгожданного эксперимента!
Середина истории такова: шнурки моих американских туфлей развязываются при ходьбе, даже если я завязываю их бантиком и еще на два узла со всей дури. Я пробовал разные способы вязки, однако они лишь оттягивают момент, когда нога начинает чувствовать предательскую свободу...
А началась эта история лет 10 назад, когда мы написали со школьником (сейчас он уже сотрудник крутой австрийской компании) любопытную работу по теории силы трения. Из школьной программы мы помним, что усилие, которое нужно прикладывать, чтобы тащить тяжелый груз по горизонтальной поверхности, пропорционально весу груза. Коэффициент пропорциональности называется коэффициентом трения скольжения. Наверное все помнят школьную лабораторную работу, в которой этот коэффициент определялся опытным путем с помощью динамометра, прикрепленного к бруску или с помощью горки, которую нужно плавно поднимать и заметить угол, при котором брусок начнет соскальзывать с нее (коэффициент трения равен его тангенсу). Коэффициенты трения, измеренные разными способами, будут отличаться и нам всегда объясняли это погрешностью измерений. С помощью простых предварительных опытов мы с учеником обратили внимание, что во втором способе угол наклона зависит от предыстории: если брусок сначала поставить на горизонтальную поверхность, а потом менять ее наклон - получается один угол начала соскальзывания, а если поставить на уже немного наклоненную и потом увеличивать наклон - угол начала соскальзывания будет заметно другой и это не укладывается в статистическую погрешность. Таким простым образом мы открыли замечательный факт, который не найти в литературе по трению: простая механическая система "брусок+горка" обладает фрикционной памятью (friction - трение): ее свойства зависят не только от текущего ее положения (угла наклона), но и от того, как именно она попала в него! Эффекты памяти естественным образом описываются на языке неголономной геометрии - для физики трения он необщепринят, хотя в других разделах физики эту геометрию применяют уже давно. Помимо памяти, неголономная геометрия предсказывает кумулятивный (т.е. накапливающийся со временем) эффект периодической малой нагрузки: по теории выходит, что тяжелый груз на шероховатом основании можно сдвинуть с места сколь угодно слабой по амплитуде периодически меняющейся силой, если разрешить этой силе действовать достаточно долго! Теория была красивой, но нужен был довольно тонкий компьютеризованный эксперимент. Тогда мы отложили его до лучших времен, а сейчас мои шнурки в общем и целом все подтвердили!
Повседневный окружающий мир - это неисчерпаемый источник интересных вопросов, задач и ответов к ним, неожиданных наблюдений и бесплатных экспериментов. А физика - это не горы скучных учебников и монографий, а искусство удивляться самым повседневным вещам, т.е. как раз напротив - самое надежное и безотказное средство от скуки!