להזכירכם – החידה:
אתם על ערסל. אין לכם איך לגעת ברצפה או בכל דבר אחר מחוץ לערסל. אתם מנדנדים את הרגל שלכם ימינה שמאלה. האם אתם יכולים, באופן תיאורתי, לגרום לערסל להתנדנד?
אם התשובה היא “לא”, מכיוון שבאופן מעשי אתם כן יכולים, למה?
התשובה:
דבר ראשון, בואו נבין מה אנחנו מנסים לעשות. אנחנו מנסים להגיע ממצב שבו מרכז הכובד של הערסל ושלנו זז מנקודת האפס. ברגע שהצלחנו לעשות את זה, כוח המשיכה של כדור הארץ עומד לדחוף אותנו חזרה לכוון האפס. אם הצלחנו לעשות את זה, ייצרנו תנועה. חוזק התנועה זה כבר רק שאלה של זמן. פשוט נחזור על אותה פעולה שעשינו קודם בכוון ההפוך בזמן הנכון, והגברנו את התנועה.
בשלב ראשון, בואו נראה אם זה אפשרי על ערסל נטול חיכוך, וללא התנגדות אויר.
אני מזיז את הרגל ימינה. נוצרות פה שתי תנועות. הרגל שלי זז ימינה, כשהיא מושכת את מרכז הכובד של הערסל ימינה בהתאם. מצד שני, הכוח שאני הפעלתי על הרגל שלי ימינה מזיז אותי, ואת הערסל, שמאלה. התוצר הסופי הוא שמרכז הכובד של הערסל לא מש ממקומו.
גם כשאני עוצר את הרגל, אותו הדבר קורא. הכוח שאני מפעיל על הרגל שלי שמאלה (כדי לעצור אותה) גורם לרגל שלי להפעיל כוח עלי ועל הערסל ימינה. התנע של הרגל ושל הערסל שווים, ושניהם עוצרים. מרכז הכובד של הערסל נשאר בנקודת האפס, כוח הכבידה לא מתערב, ולא ייצרנו תנועה לאורך זמן.
עכשיו בואו נכניס חיכוך על צירי הערסל. התמונה משתנה לחלוטין.
ברגע שאני מתחיל את תנועת הרגל ימינה, לרגל ולערסל יש את אותו התנע. בגלל חיכוך על ציר הערסל, אבל, הערסל מאבד תנע. עד שאני עוצר את הרגל, לרגל שלי יש יותר תנע מאשר לערסל, ומרכז הכובד של שנינו זז מנקודת האפס. ברגע שזה קורה, כל מה שנשאר זה לבחור נכון את הרגע שבו מפעילים את הפעולה ההפוכה, וכוח המשיכה מוסיף לנו אנרגיה למערכת.
במילים אחרות, אנחנו מצליחים לנדנד ערסל בזכות החיכוך על הציר שלו. אם מישהו מנסה למכור לכם ערסל ללא חיכוך, בטענה שהוא יתנדנד יותר זמן, תשאלו אותו איך גורמים לו להתנדנד בכלל.
שחר
נ.ב.
למי שתוהה איך ייתכן שאנחנו מייצרים תנועה באמצעות חיכוך שלוחה השאלה הבאה:
איך גורם הכוח של מנוע של רכב לרכב להתקדם?
ש.