Почему мячик отскакивает, а кубик — нет?
В уютной берлоге медвежонка Топотуна стояла большая корзина с игрушками. Больше всего Топотун любил играть с мячиком: он бросал его об пол, а тот весело подпрыгивал и возвращался обратно.
Но однажды медвежонок решил провести эксперимент. Вместо мячика он взял деревянный кубик и с той же силой швырнул его на пол. Кубик с глухим стуком ударился, перевернулся и замер, даже не попытавшись подпрыгнуть.
— Мама! — удивился Топотун. — Почему мячик отскакивает, а кубик — нет? Они же оба упали!
— Хм, — задумалась мама-медведица. — В этом деле замешаны две важные вещи: форма и то, из чего сделана игрушка. Но чтобы понять точно, сходи к старому Ёжику-изобретателю. Он всё знает про пружинки и прыгучесть.
Топотун взял с собой обе игрушки и отправился на полянку, где под старым грибом жил Ёжик-изобретатель. Тот как раз мастерил что-то из шишек и прутиков.
— Здравствуйте, дядя Ёж! — сказал медвежонок. — Объясните, пожалуйста, почему мой мячик такой прыгучий, а кубик — нет?
Ёж отложил свои инструменты, надел воображаемые очки (протёр лапкой иголки у глаз) и внимательно осмотрел обе игрушки.
— Отличный вопрос, Топотун! — сказал он. — Всё дело в двух секретах: в форме и в упругости.
— В упругости?
— Да! Это способность материала сжиматься под силой, а потом снова распрямляться, возвращая свою форму. Твой мячик сделан из резины или специальной пружинистой пластмассы. Когда он ударяется о пол, он слегка сплющивается в месте удара, как будто делает глубокий вдох и задерживает воздух внутри. А потом, распрямляясь, он с силой выталкивает себя от пола — вот он и подпрыгивает! Это как если бы ты наступил на маленький воздушный шарик, а потом резко отпустил.
Топотун сжал мячик в лапе — он действительно подался, а потом вернул форму.
— А кубик?
— А кубик, — продолжил Ёж, — сделан из дерева. Дерево твёрдое, но не упругое. Когда он ударяется, он почти не сжимается. Вся энергия от удара уходит на то, чтобы стукнуть, нагреть место удара и создать звук (вот этот глухой стук). У него нет «пружинки» внутри, чтобы оттолкнуться обратно. Он просто принимает удар и останавливается.
— Но это же только про материал! А при чём тут форма? — спросил Топотун.
— Форма — второй важный секрет! — воскликнул Ёж. — У мячика нет углов. Он круглый. Когда он падает, он касается пола одной маленькой точкой, и сила удара распределяется равномерно по всей его оболочке, помогая ему сжаться и отпружинить.
Он указал на кубик.
— А у кубика есть острые углы и плоские грани. Когда он падает, он часто ударяется именно углом или всей гранью сразу. Энергия удара не идёт на то, чтобы сжать кубик (он не сжимается!), а уходит на то, чтобы перевернуть его или заставить скользить. У него нет возможности собрать силу для толчка вверх.
Чтобы было понятнее, Ёж нарисовал палочкой на земле: круглый шарик со стрелкой вверх и квадратный кубик со стрелкой, уходящей в стороны.
— Попробуй прыгнуть сам, — предложил Ёж. — Ты сгибаешь лапы (сжимаешься, как мячик), а потом резко распрямляешь их и отталкиваешься от земли вверх. А теперь представь, что твои лапы стали деревянными и не гнутся. Сможешь прыгнуть?
— Нет! — засмеялся Топотун.
— Вот видишь! Мячик — как твои согнутые лапы: упругий и готовый к прыжку. Кубик — как прямые, негнущиеся палки. Поэтому один отскакивает, а другой — нет.
Медвежонок был в восторге от такого понятного объяснения.
— Значит, чтобы что-то хорошо прыгало, оно должно быть круглым (или овальным) и сделанным из упругого материала?
— Именно! — подтвердил Ёж. — Так устроены не только мячики, но и кенгуру (у них сильные, пружинистые лапы), и кузнечики, и даже некоторые камни на берегу реки, которые отшлифованы водой до круглой формы и могут немного подскакивать.
Теперь Топотун играл по-новому. Он ценил свой мячик за его чудесную упругость и даже немного жалел кубик, который не умел прыгать. А когда его друзья спрашивали, почему так, он важно рассказывал им о форме, упругости и показывал опыты, которым научил его мудрый Ёжик-изобретатель.