Как первоклассники с тяжеленными рюкзаками держатся на ногах?
Отвечает учитель физики Александр Яновский

Вы точно видели сегодня первоклассников. Впереди — маленький ребенок, а сзади — рюкзак размером почти с него самого. Кажется, еще чуть-чуть — и рюкзак перевесит, а школьник упадет. Но нет — идет. Как эта конструкция вообще держится? Разбираемся с учителем физики.
Вопрос. У первоклассников огромные тяжеленные рюкзаки. Как они вообще не заваливаются назад?
Ответ. Учитель физики Александр Яновский:
На самом деле первоклассник с большим рюкзаком — это очень интересная физическая система. Давайте разберемся, почему вся эта конструкция все-таки не падает.
Возьмем условного первоклассника массой 25 килограммов и ростом 125 сантиметров. Рюкзак пусть будет 5 килограммов — это, конечно, тяжелый вариант, но нам для расчета как раз интересно посмотреть, что происходит.
Сначала вспомним школьную физику: любой предмет на Земле притягивается к ней. Сила тяжести рассчитывается так:
F = mg.
Не пугайтесь. Здесь всё просто: m — масса, а g — ускорение свободного падения, примерно 9,8 м/с².
Для ребенка:
25 × 9,8 ≈ 245 Н.
Для рюкзака:
5 × 9,8 ≈ 49 Н.
То есть Земля тянет ребенка вниз с силой около 245 ньютонов, а рюкзак добавляет еще 49 ньютонов. И это при том, что рюкзак составляет 20% массы самого ребенка.
Теперь самое интересное. Рюкзак находится не внутри ребенка и даже не на его груди — он висит за спиной. Поэтому его сила тяжести действует не по центру тела, а сзади. Возникает так называемый момент силы — проще говоря, сила начинает не только тянуть вниз, но и пытаться повернуть ребенка назад.
Момент силы считается по формуле:
M = F × l.
Здесь F — сила, а l — расстояние от точки опоры до линии, по которой эта сила действует. Чем дальше рюкзак от тела, тем больше он влияет на равновесие ребенка.
Допустим, центр тяжести рюкзака находится примерно в 25 сантиметрах позади точки опоры. Тогда:
M = 49 × 0,25 ≈ 12 Н·м.
Получается, рюкзак создает момент силы примерно 12 ньютон-метров, который тянет ребенка назад.
Но ребенок, к счастью, не стоит как солдатик. Он немного наклоняется вперед. И в этот момент включается собственный вес ребенка. Если его центр тяжести сместить примерно на 5 сантиметров вперед относительно точки опоры, получится противоположный момент:
M = 245 × 0,05 = 12,25 Н·м.
То есть ребенок создает момент силы примерно такой же величины, как рюкзак: 12,25 против 12 Н·м.
Именно поэтому он не заваливается назад: ребенок компенсирует действие рюкзака небольшим наклоном вперед
Но здесь есть еще один важный момент — центр масс.
Центр масс — это условная точка, в которой можно представить сосредоточенной всю массу системы «первоклассник плюс рюкзак». Если рюкзак тяжелый и находится далеко за спиной, общий центр масс смещается назад. В нашем примере — примерно на 4 сантиметра.
И вот тут появляется главное правило равновесия: мы не падаем, пока проекция центра масс находится внутри площади опоры, то есть между ступнями.
В обычном положении, без рюкзака, центр тяжести человека находится примерно в районе таза. Пока его проекция остается над ступнями, человек сохраняет равновесие.
Поэтому, если рюкзак сместил общий центр масс на 4 сантиметра назад, ребенку достаточно немного податься вперед, чтобы эта точка снова оказалась над ступнями. Мозг получает информацию о положении тела, мышцы делают крошечные корректировки — и первоклассник благополучно продолжает идти.
По такому же принципу работает, например, устойчивость в сумо: если расставить ноги шире, площадь опоры увеличивается, и вывести центр масс за ее пределы становится сложнее.
Получается довольно забавно: первоклассник изучает физику еще по дороге в школу
Причем чем тяжелее рюкзак и чем дальше он от спины, тем больше ребенку приходится компенсировать его вес корпусом.
А теперь представим рюкзак уже не 5, а 6 килограммов. Это почти четверть массы нашего ребенка:
6 / 25 × 100% = 24%.
Для взрослого человека массой 70 килограммов это было бы примерно как постоянно ходить с 17-килограммовым рюкзаком.
Поэтому ответ простой: первоклассник не падает назад, потому что с каждым новым шагом он заново находит положение равновесия. Физика буквально заставляет его немного наклониться вперед
Если ваш первоклассник идет, согнувшись под рюкзаком, не спешите говорить избитое родительское: «Выпрями спину». Возможно, этот человек сейчас решает довольно сложную задачу по механике, причем без единой формулы в тетради.
Об эксперте
Александр Яновский — учитель физики, работает в школе с 2023 года. Окончил Южный федеральный университет по специальности «нанотехнологии и микросистемная техника» (бакалавриат, 2024), в 2026 году получил степень магистра по направлению «Физика наносистем и квантовых материалов». Также работает в научной лаборатории ЮФУ. В 2025 году стал призером районного этапа конкурса «Учитель года» в номинации «Педагогический дебют».
Обложка: коллаж «Мела». Фото: © Chat GPT / Open AI
Популярные комментарии
Василиса ВиникОшибка в том, что у него минимальные требования по з/п 70 тыс. Можно поработать за копейки, чтобы потом всё больше и больше получать. Работа за копейки может дать опыт и/или связи, а связи могут породить рекомендации. Да, идти таким путём — это риск того, что ты долгие годы будешь мало зарабатывать. Но хорошая работа часто ищется и находится по рекомендации. Рекомендации дают человеку, который показал, что у него есть навыки и желание работать в определенной сфере. Я говорю на основе личного опыта. И помните, что работа нужна не только для денег, но и для чувства самореализованности. Допустим, у человека призвание — быть актером или редактором (любую профессию подставьте). Призвание — это как для кошки охота. Кошке нужно охотиться (или хотя бы играть в охоту), а человеку — работать по призванию. Ну что, ты не пойдешь работать по призванию просто потому, что там мало платят? А как же твоя самореализация? Если не находится работа по призванию, значит, смотрим на смежные области, где нужно делать такие действия, к которым у тебя склонности.
«Я для этого учился в МГУ — чтобы в итоге стать официантом?» История выпускника, который полтора года не может найти работу
Елена КузнецоваМы тоже проходили этот путь. С черновиками и чистовиками. И тоже бабушка. Сын здоровьем слабоват, сил мало, а нам казалось он ленится. И уроки по 4 часа это ж треш. Эмоции, крики, довели ребенка до астмы. Я маме говорю, что же мы творим, посмотри как ему плохо! Ты не даешь ему ошибаться, не даешь самому думать! Учительнице не нужна его идеальная тетрадь. Ей нужно видеть, что думает и исправляет ошибки. И мы от него отстали. Стали поддерживать. И потихоньку он выправился, естественно не по всем предметам. Потом ходил на доп занятия в центр, где работали студенты, они отлично находили общий язык со школьникам. И он неплохо сдал огэ и ЕГЭ, русский (на 73 балла!) Профиль математика, информатика, физика, химия. Сам выбрал.
Дочь на каждой контрольной впадает в истерику. Как ей помочь?
АлексейНиколаевич ПоповО вкусах не спорят, но есть понятие дресс-код. Школа это не армейская служба, но и без соблюдения дисциплины школа становится балаганом. Если внешний вид это выпендрёж, и ничем другим самовыражаться у ученика не получается, то это характеризует его не лучшим образом. В общем из внешнего вида и поведения до определенных пределов не следует устраивать холивар, но и оставлять без внимания маргинальные отклонения тоже будет показателем учительской бесхребетности. Здесь надо владеть искусством мягкой силы. Чтобы не скатываться до уровня базарной разборки, но и аккуратно демонстрировать свою позицию, то есть проявлять свои качества как воспитателя.
«Собранный хвост — признак неблагополучной семьи»: почему детей все еще выгоняют с уроков за внешний вид







