Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:05 • sest 21:47 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 00:00 • Sest 00:00 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 09:35 • Síðdegis: 22:03 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 03:36 • Síðdegis: 15:35 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Náttúruvísindi og verkfræði Eðlisfræði: í daglegu lífi

Þegar maður kastar skopparabolta í gólfið með snúningi, af hverju kemur boltinn til baka með öfugum snúningi?

Halldór Svavarsson og Þorsteinn Vilhjálmsson

Hlutur á hreyfingu hefur hreyfiorku. Góður skopparabolti er mjög fjaðrandi sem þýðir að hreyfiorka hans varðveitist að mestu við árekstur. Ef slíkur bolti dettur á steingólf endurkastast hann af gólfinu með jafnmiklum hraða. Við áreksturinn verkar boltinn með ákveðnum krafti á gólfið og gólfið verkar með sama krafti á boltann á móti en í öfuga stefnu. Krafturinn sem gólfið beitir á boltann fer í að hægja á honum og aflaga hann þar til hann stöðvast alveg en þá er aflögunin í hámarki. Á því andartaki hefur hreyfiorka boltans rétt fyrir snertingu breyst í stöðuorku sem bundin er í fjaðrandi aflöguninni. Síðan fer boltinn að rétta sig við aftur og stöðuorkan losnar smám saman aftur úr læðingi þar til boltinn losnar alveg frá gólfinu og fær aftur sína upprunalegu lögun. Stöðuorkan hefur þá breyst á ný í hreyfiorku og boltinn hendist upp.

Ef boltinn hefur snúning þegar hann lendir á gólfinu og gólfið er stamt þannig að hann renni ekki á því, þá aflagast hann ekki aðeins í stefnuna hornrétt á gólfið heldur einnig í snúningsstefnuna, það er að segja að hann „snýr upp á sig“. Snúningurinn getur þá stöðvast að lokum og síðan farið að snúast í hina áttina. Í raun er þetta svipað og í tilfellinu með fallandi bolta án snúnings. Orkan sem bundin var í boltanum vegna snúningsins hefur þá farið í að aflaga boltann. Þar sem boltinn er fjaðrandi endurheimtir hann sína fyrri lögun með því að vinda ofan af sér og spyrna í gólfið um leið. Ef spyrnan frá gólfinu á móti er nógu mikil getur hún náð að snúa við snúningi boltans eins og spyrjandi segir og við sýnum á myndinni hér á eftir.

Þriðja lögmál Newtons segir að allt átak eigi sér gagntak eða viðspyrnu. Við áreksturinn verkar boltinn með ákveðnum krafti á gólfið og gólfið verkar með sama krafti á boltann á móti en í öfuga stefnu. Gólfið þrýstist því með sama krafti í öfuga átt við snúning boltans en þar sem massi boltans er hverfandi miðað við massa gólfsins verður færsla þess ekki sjáanleg. Því má líta svo á að gólfið sé kyrrt og að það spyrni boltanum þannig að hann geti jafnvel farið að snúast í öfuga átt við upphaflega snúningsstefnu.



Myndin sýnir ferða- og snúningsstefnu bolta sem fellur á gólf og endurkastast af því. Til vinstri er boltinn að lenda á gólfinu, hefur hraða niður á við og snýst á móti klukku frá okkur séð. Á myndinni í miðið er massamiðja boltans í lægstu stöðu og hefur stundarhraðann 0, það er að segja að hún er kyrrstæð eitt andartak. Gólfið verkar á boltann með krafti upp á við en boltinn verkar á gólfið á móti, niður á við. Gólfið verkar líka á boltann með núningskrafti til vinstri, gegn snúningnum, og boltinn verkar á gólfið til hægri. Á myndinni til hægri er boltinn að sleppa gólfinu á uppleið og snýst nú með klukku, öfugt við snúninginn í upphafi.

Höfundar

Halldór Svavarsson

Halldór Svavarsson

dósent við tækni- og verkfræðideild Háskólans í Reykjavík

Þorsteinn Vilhjálmsson

Þorsteinn Vilhjálmsson

prófessor emeritus, ritstjóri Vísindavefsins 2000-2010 og ritstjóri Evrópuvefsins 2011

Útgáfudagur

28.12.2004

Spyrjandi

Jón Hilmar

Efnisorð

Tilvísun

Halldór Svavarsson og Þorsteinn Vilhjálmsson. „Þegar maður kastar skopparabolta í gólfið með snúningi, af hverju kemur boltinn til baka með öfugum snúningi?“ Vísindavefurinn, 28. desember 2004. Sótt 29. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=4683.

Halldór Svavarsson og Þorsteinn Vilhjálmsson. (2004, 28. desember). Þegar maður kastar skopparabolta í gólfið með snúningi, af hverju kemur boltinn til baka með öfugum snúningi? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=4683

Halldór Svavarsson og Þorsteinn Vilhjálmsson. „Þegar maður kastar skopparabolta í gólfið með snúningi, af hverju kemur boltinn til baka með öfugum snúningi?“ Vísindavefurinn. 28. des. 2004. Vefsíða. 29. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=4683>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Þegar maður kastar skopparabolta í gólfið með snúningi, af hverju kemur boltinn til baka með öfugum snúningi?
Hlutur á hreyfingu hefur hreyfiorku. Góður skopparabolti er mjög fjaðrandi sem þýðir að hreyfiorka hans varðveitist að mestu við árekstur. Ef slíkur bolti dettur á steingólf endurkastast hann af gólfinu með jafnmiklum hraða. Við áreksturinn verkar boltinn með ákveðnum krafti á gólfið og gólfið verkar með sama krafti á boltann á móti en í öfuga stefnu. Krafturinn sem gólfið beitir á boltann fer í að hægja á honum og aflaga hann þar til hann stöðvast alveg en þá er aflögunin í hámarki. Á því andartaki hefur hreyfiorka boltans rétt fyrir snertingu breyst í stöðuorku sem bundin er í fjaðrandi aflöguninni. Síðan fer boltinn að rétta sig við aftur og stöðuorkan losnar smám saman aftur úr læðingi þar til boltinn losnar alveg frá gólfinu og fær aftur sína upprunalegu lögun. Stöðuorkan hefur þá breyst á ný í hreyfiorku og boltinn hendist upp.

Ef boltinn hefur snúning þegar hann lendir á gólfinu og gólfið er stamt þannig að hann renni ekki á því, þá aflagast hann ekki aðeins í stefnuna hornrétt á gólfið heldur einnig í snúningsstefnuna, það er að segja að hann „snýr upp á sig“. Snúningurinn getur þá stöðvast að lokum og síðan farið að snúast í hina áttina. Í raun er þetta svipað og í tilfellinu með fallandi bolta án snúnings. Orkan sem bundin var í boltanum vegna snúningsins hefur þá farið í að aflaga boltann. Þar sem boltinn er fjaðrandi endurheimtir hann sína fyrri lögun með því að vinda ofan af sér og spyrna í gólfið um leið. Ef spyrnan frá gólfinu á móti er nógu mikil getur hún náð að snúa við snúningi boltans eins og spyrjandi segir og við sýnum á myndinni hér á eftir.

Þriðja lögmál Newtons segir að allt átak eigi sér gagntak eða viðspyrnu. Við áreksturinn verkar boltinn með ákveðnum krafti á gólfið og gólfið verkar með sama krafti á boltann á móti en í öfuga stefnu. Gólfið þrýstist því með sama krafti í öfuga átt við snúning boltans en þar sem massi boltans er hverfandi miðað við massa gólfsins verður færsla þess ekki sjáanleg. Því má líta svo á að gólfið sé kyrrt og að það spyrni boltanum þannig að hann geti jafnvel farið að snúast í öfuga átt við upphaflega snúningsstefnu.



Myndin sýnir ferða- og snúningsstefnu bolta sem fellur á gólf og endurkastast af því. Til vinstri er boltinn að lenda á gólfinu, hefur hraða niður á við og snýst á móti klukku frá okkur séð. Á myndinni í miðið er massamiðja boltans í lægstu stöðu og hefur stundarhraðann 0, það er að segja að hún er kyrrstæð eitt andartak. Gólfið verkar á boltann með krafti upp á við en boltinn verkar á gólfið á móti, niður á við. Gólfið verkar líka á boltann með núningskrafti til vinstri, gegn snúningnum, og boltinn verkar á gólfið til hægri. Á myndinni til hægri er boltinn að sleppa gólfinu á uppleið og snýst nú með klukku, öfugt við snúninginn í upphafi.

...