سکه، بر سر جای خود

هم‌نشینی با علم > یک تجربه > سکه، بر سر جای خود

تاریخ انتشار: ۷ دی ۱۴۰۰

problem

وقتی در خودرویی نشسته‌اید، در لحظه‌ای که خودرو شروع به حرکت رو به جلو می‌کند شما جلو نمی‌روید و احساس می‌کنید به پشت پرت می‌شوید. هم‌چنین وقتی خودرو ترمز می‌کند به جلو پرت می‌شوید. با آزمایشی ساده و با مطالعه‌ی دقیق‌تر ِ حرکت، تجربه کنید که چه می‌شود این پدیده‌ها رخ می‌دهند.

دست به کار شوید!

۱

این وسایل را آماده کنید:

  • لیوان
  • کارت پستال یا یک تکه مقوّا با سطح صاف و براق
  • چند سکه

۲

لیوان را وارونه بگذارید و کارت پستال را روی آن بگذارید. یکی از سکه‌ها را روی آن قرار دهید.

۳

با انگشت از کنار مقوا ضربه‌ای به آن بزنید. ضربه را موازی با کارت بزنید و زیر یا بالای کارت نزنید. چه می‌بینید؟

۴

همین کار را با چند سکه امتحان کنید.

این تجربه را با یک تکه موکت به جای مقوّا تکرار کنید. نتیجه چه تفاوتی می‌کند؟ حالا لیوان را درست روی میز بگذارید طوری که سر بسته‌ی لیوان روی میز باشد و باز آزمایش را تکرار کنید. چه اتفاقی می‌افتد؟

چطور اتفاق افتاد؟

در آزمایشی که انجام دادیم چه شد که سکه با مقوّا نرفت؟ شاید باید سؤال دیگری بپرسیم. چرا باید می‌رفت؟ اصلاً چه می‌شود که جسمی شروع به حرکت می‌کند یا اینکه جسمی از حرکت می‌ایستد؟ مشاهده‌های دقیق در طبیعت نشان می‌دهند که هر جسمی اگر جایی ساکن باشد تا زمانی‌که نیرویی به آن وارد نشود شروع به حرکت نمی‌کند و اگر با سرعت ثابت در حال حرکت است با همین سرعت به حرکتش ادامه می‌دهد، مگر اینکه نیرویی به‌ آن جسم وارد شود و آن را متوقف کند یا مسیر و سرعت حرکتش را تغییر بدهد. شاید بارها این موارد را تجربه کرده باشید: توپی روی زمین است. برای شروع به حرکت به آن ضربه‌‌ای می‌زنید و توپ شروع به غلتش می‌کند و روی زمین می‌غلتد. اگر زمینِ زیر توپ حسابی صاف و صیقلی باشد توپ همچنان می‌غلتد و از حرکت نمی‌ایستد اما اگر توپ روی فرش یا موکت یا در گِل حرکت کند بعد از مدتی می‌ایستد و به همین دلیل بازی فوتبال در گِل بسیار دشوار است. این مثال مشاهده‌ای است از توصیفی که برای چگونگی حرکت داشتیم. نیوتن فیزیکدان سرشناس انگلیسی کسی بود که این بیان را برای حرکت داشت و به همین دلیل این بیان به قانون‌ نیوتن برای حرکت معروف‌ است.


خوب است دوباره به‌ آزمایش توجه کنیم. چه دیدیم؟ به مقوّا ضربه زدیم و شروع به حرکت کرد ولی سکه سر جای خود ماند. شروع به حرکت مقوّا به دلیل نیرویی بود که به آن وارد شد اما به سکه نیرویی وارد نشد و در نتیجه سر جای خود باقی‌ماند. در حالتی که مقوّا روی دهانه‌ی باز لیوان است وقتی به مقوَا ضربه می‌زنیم زیر سکه خالی می‌شود و سکه سقوط می‌کند. این حرکت هم به این دلیل است که گرانش (جاذبه‌)‌ زمین به سکه نیرو وارد می‌کند و دیگر مقوا نیست که با این نیرو مقابله کند. برای چند سکه هم همین اتفاق افتاد، باز هم نیرویی به سکه‌ها وارد نشد و در نتیجه آنها با مقوا نرفتند. اگر به جای مقوای صیقلی و برّاق از یک تکه موکت استفاده کنیم می‌بینیم که سکه همراه با موکت می‌رود. چرا؟ مگر چیزی به سکه نیرویی وارد کرد؟ بله. پرزهای موکت به سکه نیرو وارد کردند و آن را با خود کشیدند. مثل نیرویی که موکت یا گِل به توپ غلتان وارد می‌کنند و آن را متوقف می‌کنند، نیرویی که به نام اصطکاک معروف است.

جالب است بدانید…

قوانین حرکت را همگی روزمره تجربه می‌کنیم. هر وقت جسمی را هل می‌دهیم یا بلند می‌کنیم، یا هر وقت سوار خودرو می‌شویم یا با اتوبوس یا قطار سفر می‌کنیم این قوانین را تجربه کرده‌ایم. وقتی در خودرو می‌نشینید و راننده خودرو را به حرکت در می‌آورد با شروع حرکت به پشت پرت می‌شوید. چرا؟ مگر کسی به شما نیرو وارد کرده است؟ واقعیت این است که به خودرو نیرویی وارد می‌شود و شروع به حرکت می‌کند ولی اگر شما به صندلی محکم تکیه نداده باشید به شما نیرویی وارد نشده است، پس چرا باید همراه خودرو حرکت کنید؟ در نتیجه مانند سکه‌ی آزمایش بالا می‌خواهید سرجای خود بمانید. در واقع شما سر جای خود هستید و خودرو به جلو می‌رود.

منبع: همشهری

این قانون طبیعت گاه اسباب دردسر می‌شود. وقتی در خودرو نشسته‌اید و راننده ترمز می‌کند چه می‌شود؟ شما در حال حرکت رو به جلو هستید و ناگهان خودرو با کمک نیروی اصطکاک ترمز متوقف می‌شود. ولی به شما نیرویی وارد نشده و شما همچنان می‌خواهید به حرکت ادامه بدهید ولی به شیشه‌ی خودرو یا صندلی جلویی برخورد می‌کنید و متوقف می‌شوید. البته این برخورد با صدمات زیادی همراه می‌شود. نقش کمربندهای خودرو این است که کاری کنند شما به صندلی خودرو بچسبید و همراه با آن حرکت کنید و توقف خودرو برای شما هم هم‌زمان اتفاق بیفتد. نمی‌شود شمرد که کجاها می‌شود قوانین حرکت را تجربه کرد. هرجایی در زندگی روزمره‌تان حرکت وجود دارد می‌توانید ردّ ِ این قوانین را ببینید.