Среди игрушек для купания можно найти интересные предметы, которые выглядят как яркие чашки или миски. Их особенность в том, что они упорно не хотят тонуть. Если попробовать опустить такую чашку в воду пустой или наполовину полной, она будет плавать или принимать устойчивое положение. Но стоит заполнить ее водой до краев, как она неожиданно переворачивается и идет ко дну. Это и есть посуда-неваляшка.
Как это устроено
Фокус кроется в конструкции игрушки. Обычно она состоит из двух основных частей: самой емкости (чашки) и утяжеленного, закругленного дна особой формы. Центр тяжести всего предмета расположен очень низко, в самом низу этой утяжеленной части. Пока чашка пуста или заполнена частично, воздух внутри нее и форма корпуса обеспечивают достаточную выталкивающую силу (силу Архимеда), чтобы удерживать игрушку на поверхности. Низкий центр тяжести заставляет ее принимать вертикальное положение, подобно классической неваляшке.
Момент переворота
Когда ребенок под самую крышку наполняет чашку водой, воздух из нее вытесняется полностью. Выталкивающей силы становится недостаточно, чтобы компенсировать вес всей воды, находящейся теперь внутри. Общий вес игрушки резко увеличивается. В этот момент устойчивое равновесие нарушается, и чашка заваливается набок или переворачивается вверх дном, выпуская воду, а затем либо тонет, либо снова всплывает, уже будучи пустой. Для ребенка это выглядит как веселая неожиданность и повторяющийся эксперимент.
Такая игрушка не только развлекает, но и в простой форме демонстрирует ребенку базовые законы физики: плавучести, равновесия и тяжести.