Зачем детям карусель
Нет ничего более скучного, если вы уже взрослый. Но дети познают мир. Здесь вы узнаете, что именно узнают дети на карусели.
Сначала мы выбираем место. Так, чтобы напротив чего-нибудь интересного, привлекающего взгляд. Итак, сели на лошадку по ходу движения, против часовой стрелки, слева - ось вращения, справа - интересное.
В руках у вас - подзорная труба (просто бумажная трубка), вы наводите ее на интересное, ее оптическая ось совпадает с «нулевым меридианом», то есть расположена точно на прямой, соединяющей ось карусели с интересным.
Поехали!
Вы сидите на этой лошадке, мысленный эксперимент.
Еще несколько замечаний на берегу. Чем толще трубка, тем легче будет поймать в нее выбранное интересное. У взрослых это называется полем зрения.
Второе - это выбрать интересное подальше, на расстоянии раз в десять превышающем диаметр карусели. Так меньше придется вертеться, вы не упадете с лошадки, и легче будет заметить закономерности в видимом восприятии пространства. Хорошо будет, если вы сможете потом подойти к объекту и посмотреть от него на карусель.
Выбор объекта наблюдения. Угол, под которым видна карусель от объекта.
И не выбирайте для наблюдений красивую большую машину. Если она уедет, вам придется объяснять ребенку разницу между верой и знанием. А хорошо ли вы сами разбираетесь в этом?
Схема начальной ориентации в пространстве. Юстировка приборов - направьте трубу на объект.
Итак, ощущения, связанные с развитием вестибулярного аппарата при старте, позади, и мы можем заняться наблюдениями. Но мы оказались в этот момент на «обратной стороне Луны». Тумба карусели закрывает от нас интересное!
Ничего, мы-то знаем, что оно там есть, и вот-вот выглянет из-за поворота. Мы заранее направляем трубу по ходу текущего движения лошадки чуть слева от ее головы - именно там должен появиться объект наблюдения из-за тумбы среди других лошадок и всадников. Скачем - мы, а появляется - он! (Нет, это не «теория относительности». Это просто относительность движения).
Вот оно! Если мы выбрали для наблюдения достаточно удаленный объект, и нам не мешают другие седоки (расскажите ребенку о мизантропии), то в тот момент, когда он выходит из-за тумбы, мы смотрим на него слегка налево. По мере приближения к нему подворачиваем трубу так, что в какой-то момент смотрим на него прямо через голову лошади.
В этот момент направление трубы составляет некоторый угол с «нулевым меридианом». Это очень важный угол. Это максимальный угол между направлением от вас на интересное и направлением от оси карусели на то же интересное во все время катания на карусели. Назовем этот угол аберрацией. Не бойтесь, у детей все слова новые и незнакомые, вам тоже когда-то надо начинать.
Именно под удвоенным этим углом виден круг лошадок с точки выбранного вами объекта наблюдения.
В этот же момент ваша скорость по направлению к интересному максимальна, она равна линейной скорости вращения карусели. А ваша боковая скорость относительно интересного равна нулю. Поэтому в этот момент вам не приходится подворачивать трубу, хотя бы и только на одно мгновенье. Но скорость, с которой вы ее подворачиваете, минимальна на довольно заметном отрезке круга.
По мере того, как вы съезжаете с прямого направления на объект и поворачиваетесь к нему боком, вам все быстрее приходится поворачивать трубу.
В момент, когда вы проноситесь через точку старта, ваша скорость в направлении объекта равна нулю, а вот скорость бокового сноса максимальна и равна линейной скорости лошадки.
Угол между трубой и «нулевым меридианом» равен нулю. Скорость, с которой вам приходиться поворачивать трубу, достигает максимального значения.
Когда вы проходите точку максимального сближения с объектом (она же у нас точка старта), все происходит в обратном порядке.
Вот только на объект вам приходится смотреть уже не вперед, а назад. Не надо увлекаться. Во всяком случае, наблюдение стоит прекратить до того, как тумба перекроет вам видимость. Ведь надо еще успеть подготовиться к следующему циклу, направить трубу вперед влево.
На это следует обратить внимание ребенка, он не может крутиться в седле, как крутится сама карусель вокруг своей оси, или как крутится стрелка над циферблатом.
Цикличность. Направление. Угловая мера. Линейная и угловая скорость. Ось вращения. По часовой стрелке и против нее. Направление оси вращения. Правило буравчика.
В подписи к последнему рисунку перечислены понятия, владение которыми не помешает вашему ребенку в жизни, кем бы он ни вырос.
Но это - предмет для разговоров уже дома. На карусели следует обратить внимание на соответствие необходимой скорости поворота трубы и скорости лошадки относительно объекта.
Быстрее всего мы поворачиваем трубу, когда проезжаем «мимо», труба направлена «прямо». И трубу практически не надо поворачивать, когда мы скачем по направлению к объекту или от него. Труба на объект при этом повернута на угол аберрации.
И постарайтесь все-таки дойти к «интересному». Пройдите сначала вдоль (не вокруг, а вдоль, по диаметру) карусели, подсчитайте шаги, и сравните с этим количество шагов до объекта наблюдения. Там обратите внимание на угол, под которым видна карусель. На каком расстоянии труба (вы ведь не выбросили ее?) перекроет карусель в поле зрения?
Сравните расстояние от глаз до трубы с расстоянием до карусели и диаметр трубы с диаметром карусели.
На следующем уроке мы будем проходить параллакс.
Не бойтесь новых слов, если они нас не убивают, значит делают сильней.