Бутерброд падает маслом вниз.
Бутербродная лирика от анекдот.ру
там, а тут мы займёмся физикой.
- Мысленный опыт №1: Пизанскую Башню обычно представляют чуть наклонённой вправо, вот так: /. Намажем правую часть башни маслом и позволим ей упасть. Очевидно, что башня упадём маслом вниз, совершая вращение вокруг основания по часовой стрелке почти на 90° — .
- Мысленный опыт №2: Теперь выкопаем котлован справа от башни, глубиной меньше её высоты, смажем башню маслом (справа) и уроним её в котлован. Башня совершит вращение вокруг основания по часовой стрелке почти на 180° , вот так \ , и всё равно упадёт маслом вниз.
- Мысленный опыт №3: Теперь выкопаем глубокий котлован справа от башни и позволим строению кувыркаться. Поворот 1°-180° - маслом вниз, 180°-360° - маслом вверх, 360°-540° опять вниз. Вот эти первые 180°, первые пол-оборота, и есть тот неустранимый гандикап, который делает вероятность падения башни "маслом вниз" больше, чем "маслом вверх".
- Реальный опыт №1: Хлебом швыряться нам традиция не позволяет, возьмём ненужную книжку и положим её на стол "лицом вверх". Спокойно двигаем к правому краю стола короткой стороной вперёд. Когда большая половина зависнет, книга (а) сначала будет вращаться вокруг кромки стола переходя из горизонтального положения в позицию Пизанской башни, (б) она упадёт вращаясь по сценарию башни. Мои опыты с разными книгами показали, что вращение слабое, за время падения со стола набирается менее половины оборота. Все книги упали "лицом вниз".
- Реальный опыт №2: Положить на стол пятак решкой вверх и повторить опыт с книгой. У меня получилось, что монетка вращается несколько раз, при падении подпрыгивает и вертится. Мораль - размер бутерброда имеет значение.
Ответ: Если смахнуть со стола достаточно большой бутерброд, он упадёт маслом вниз.
Поиск по литературе показал, что и до нас люди жили. Первая публикация по теме принадлежит Роберту Маттеусу, за неё он получил Шнобелевкую премию (Ig Nobel prize). Современное состояние вопроса есть, по-видимому, в работе американских учителей физики M. E. Bacon, George Heald, and Matt James
"A closer look at tumbling toast". Там много формул и картинок, но сам я статью не читал.
UPD.
Математическое решение: Формальный путь, по которому шли Маттеус и др. - исчисление суммы сил и моментов сил с последующим интегрированием уравнений движения. Это лишнее. Понятно, что при случайных начальных условиях и конечное состояние будет случайным. Пример - неопределённый интеграл от
sin(y).
Весь эффект "маслом вниз" сидит в константе интегрирования, той самой "плюс сэ" (+С), т.е. в начальных условиях. А они стандартные - бутерброд "маслом вверх" соскальзывая с твердой поверхности стола (или руки) вращается на кромке принимая в начале свободного падения позицию Пизанской башни. Гандикап (т.е. +С) бутерброд реализует по максимуму. Аналогия - определённый интеграл от нуля до икс от
sin(y).