Schwenkbare Wissenschaft Einsparen Momentum in einem Spinning Stuhl - Scientific American
Schlüssel Konzepte
Schwung
Trägheit
Beschleunigung
Einführung
Haben Sie jemals wie ein Top-Spin Eiskunstläufer der Lage sind, so schnell gefragt, warum? In vielen Fällen sind sie in der Lage, ihre Geschwindigkeit zu erhöhen, ohne weg von irgendetwas zu drängen einfach durch ihre Arme stopfen in jede zusätzliche Kraft auf den Spin hinzuzufügen. Was ist los? Um das herauszufinden, werden wir die gleichen Basistechnik Eiskunstläufer nutzen und lernen Sie einige einfache Prinzipien der klassischen Mechanik imitieren, um den Grund zu gehen, wie es funktioniert. Keine Sorge, keine spezielle Koordination oder Fähigkeiten erforderlich sind! Alles, was Sie brauchen, ist ein robuster, Drehstuhl und ein Paar leichter Hanteln oder schwerer Bücher.
Hintergrund
Jedes physisches Objekt widersteht in seiner Bewegung ändern, einschließlich einer Richtungsänderung. Isaac Newton beschrieb dieses Verhalten in seinem ersten Gesetz der Bewegung: Ein Objekt Tendenz ist entweder still zu sitzen oder in einer geraden Linie bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit, wenn es beaufschlagt wird durch eine äußere Kraft auf. Diese Tendenz eine Änderung in der Bewegung zu widerstehen ist Trägheit genannt und schwerer (massivere) Objekte sind resistenter gegenüber Veränderungen in der Bewegung, denn je mehr Masse ein Objekt hat, desto mehr Trägheit hat.
Materialien
● Drehbare Stuhl (ein Büro, Schreibtisch oder anderen Schwenk Stuhl, der frei tun dreht.)
● Paar leichte Hanteln oder schwere Bücher
Vorbereitung
● Stellen Sie Ihren Drehstuhl in der Mitte eines Raumes auf. (Stellen Sie sicher, dass Sie genügend Platz mit ausgestreckten Armen zu drehen haben werden, ohne irgendwelche Objekte berührt oder sich selbst verletzen!)
● Dieses Experiment wird am besten auf einem Teppichboden durchgeführt. Versuchen Sie zu vermeiden, ist es auf einem Holzboden zu tun, als unser Ziel der Lenkräder auf dem Stuhl bleiben stationäres der einzige Teil des Stuhls wir schwenken wollen sicherstellen, ist die mittlere Spalte.
Beobachtungen und Ergebnisse
Wenn Sie Ihre Gewichte versteckt, haben Sie Folgendes gesponnen schneller. Aber der Gesamtimpuls aller beweglichen Teile blieben konstant. Verwirrt? Um zu verstehen, wie dies Sinn macht, müssen wir schnell Schwung überprüfen und schauen, was wir während des Spin verändert.
Wenn Sie Ihre Spin beginnen, verursachen Sie den gesamten System-Stuhl, Ihren Körper und Ihre Gewicht zu einer spezifischen Dynamik zu erreichen. Lassen Sie uns, indem man die Gewichte beginnen. Wie alle beweglichen Sachen im Universum mit Masse, haben sich die Gewichte an Dynamik, die sie in einer geraden Linie bewegt, um fortzufahren macht möchten. Sie würden genau das tun, wenn es von den Armen nicht für die Spannung ausgeübt wurde, die sie in einer Kreisbahn zieht. Wir können also denken Sie an die Gewichte wie wollen in der gleichen Kreisbahn mit konstanter Geschwindigkeit weiter reisen. Hypothetisch, würden sie in der Lage sein, wie diese auf unbestimmte Zeit zu reisen, wenn es nicht für den Luftwiderstand war und die durch die Drehsäule erzeugte Reibung Stuhl.
Ihr Körper beschleunigt nicht vollständig bis auf die neue Geschwindigkeit entweder Gewichte entspricht, natürlich-Ihren Körper Trägheit wird dies zu einem Widerstand zu leisten Ausmaß, aber der Punkt ist, dass die Dynamik dieser Gewichte irgendwo zu gehen. Ihr Körper gewinnt an Schwung, während die Hanteln einige, aber verlieren die gesamte Dynamik des gesamten Systems (oben auf dem Stuhl) bleibt gleich. Aus diesem Grunde haben wir oft dieses Phänomen als die Erhaltung des Drehimpulses beziehen. Es funktioniert auch umgekehrt auch-wenn Sie Ihre Arme reextend, Sie verlangsamen. Dies ist, was Eisläufer ermöglicht problemlos aus einem Spin zu kommen!