n00003059-b
به نظر شما, تمام قسمت های چرخ دوچرخه يا ماشين در حال حرکت، با يک سرعت حرکت می کنند؟
چرا وقتی که دوچرخه سواری را در حال حرکت می بينيم, پره های بالايی چرخ دوچرخه اش را نمی توانيم تشخيص دهيم؛ ولی پره های پايينی چرخ را به راحتی و تک تک می بينيم؟ به نظر می رسد که بالای چرخ سريع تر از پايين آن حرکت می کند. آيا واقعاً همين طور است؟ اگر جوابتان مثبت است, چه طور می شود آن را توضيح داد؟ آيا اين پديده ای عادی است يا يک شعبده و چشم بندی است؟
همان طور که می دانيد محيط اطراف ما از قوانين خاصی پيروی می کند که به آن اصطلاحاً قوانين فيزيک می گوييم. می توان معمای چرخ دوچرخه را به آسانی با قوانين فيزيک توضيح داد و فهميد که هيچ چيز غير عادی در اين پديده وجود ندارد.
ابتدا برای اين که بفهميم که آيا واقعاً قسمت بالايی چرخ، سريع تر از قسمت پايينی حرکت می کند, يک تکه کاغذ رنگی را از پهلو به چرخ (به لاستيک رويی چرخ) می چسبانيم و وقتی دوچرخه حرکت می کند به کاغذ نگاه می کنيم. بله! وقتی کاغذ در قسمت پايين چرخ حرکت می کند, خيلی خوب و واضح ديده می شود، ولی وقتی به بالای چرخ می رسد, با چنان سرعتی حرکت می کند که حتی نمی توانيم آن را ببينيم. پس اين پديده واقعاً اتفاق می افتد, ولی علت آن چيست؟
حال با آزمايش ديگری وجود اين پديده را ثابت می کنيم. در زمانی که چرخ حرکت نمی کند، تکه چوبی را ايستاده در کنار آن توی زمين فرو می کنيم, به طوری که چوب به موازات محور چرخ قرار گيرد. سپس با گچ يا زغال در بالا و پايين چرخ، دو علامت می گذاريم که درست مقابل چوب باشند. بعد کمی چرخ را به سمت راست حرکت می دهيم تا محور آن چند سانتي متر از چوب دور شود. حالا علامت هايی که تغيير مکان داده اند را مي بينيم. معلوم است که علامت بالايی، مقدار زيادی به سمت راست جا به جا شده است, در صورتی که علامت پايينی، خيلی کم تر از علامت بالايی به سمت چپ تغيير مکان داده است.
اما چه طور اين پديده را می توان توضيح داد؟ خيلی ساده. قسمت بالايی چرخ واقعاً سريع تر حرکت می کند و اين بسيار باورنکردنی به نظر می رسد. با کمی تفکر می توان پاسخ معما را يافت. هر نقطه از چرخ يک دوچرخه يا ماشين در حال حرکت, در هر لحظه دو حرکت انجام می دهد:
1- به دور خودش می چرخد.
2- به سمت جلو می رود.
و اين دو حرکت با هم جمع می شوند که به آن ترکيب حرکت های انتقالی و دورانی می گويند؛ چون هر چرخی در هر لحظه، هر دو حرکت را با هم انجام می دهد.
در قسمت بالايی چرخ, حرکت دورانی با انتقالی جمع می شود؛ چون جهت هر دو حرکت به يک طرف است. در صورتی که در قسمت پايين, حرکت دورانی در جهت عکس حرکت انتقالی بوده و از آن کم می شود. به اين دليل است که قسمت بالايی چرخ از قسمت پايينی چرخ نسبت به ما که آن را می بينيم, سريع تر حرکت می کند.
به اين ترتيب همه ی نقطه های چرخِ دوچرخه ی در حال حرکت با سرعت مساوی تغيير مکان نمی دهند. نقاطی از چرخ که در لحظه ی معين با زمين تماس دارند, از ديگر نقاط آن کندتر حرکت می کنند. دقيقاً اين نقاط در لحظه ی تماس با زمين، بی حرکت هستند. همه ی مطلبی که گفته شد، فقط درباره ی چرخی است که روی زمين حرکت می کند, نه درباره ی چرخی که دور خود می چرخد و روی زمين قرار ندارد.
سيامک نيک طلب

پاسخ بدهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

*

شما می‌توانید از این دستورات HTML استفاده کنید: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>