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
Олеся ПупышеваВсе эти акции вместо цветов не на пустом месте появились. Каково родителям наблюдать, как мусорные баки рядом со школой уже вечером 1го сентября наполнены под завязку букетами? В классах 30+ учеников и практически каждый приносит букет.
«Все эти акции вместо цветов — спекуляция чувствами учителя»: педагоги — о том, нужны ли им букеты на 1 Сентября
ОльгаМне абсолютно фиолетово сколько в школе будет спортзалов — хоть вообще ни одного. В школе должны быть учителя, которые могут научить, должно быть достаточное количество просторных классов, чтобы дети не сидели дуг у друга на голове, желательно, чтобы они могли сидеть за столом по одному человеку. Должны быть безопасные лестницы, туалеты, в которые не страшно было бы зайти, хорошо оборудованные компьютерные классы (больше двух). В столовых должны вовремя выбрасывать использованные тряпки, которыми протирают столы, чтобы не воняло. С раздевалками соглашусь. То, что сейчас в школах называется раздевалкой — абсолютно неприемлемо.
«Стены не должны бесить, а школа — затмевать ученика»: какой должна быть современная школа, по мнению детей, родителей и учителей
Артем СкляровНу я вот сдал егэ на 256 баллов, связка история общество и русский. На бюджет никуда не прошел, ибо я из Москвы и поступать мог только в своем городе. На платку не было возможности. Снова прикажете в ПТУ? Средний балл 85 по предметам.
Куда пойти учиться, если завалил ОГЭ, ЕГЭ и не прошел на бюджет — все возможности для выпускников 9-х и 11-х классов







