Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:22 • sest 21:31 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 23:11 • Sest 05:11 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 06:38 • Síðdegis: 18:56 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 00:39 • Síðdegis: 12:46 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Náttúruvísindi og verkfræði Eðlisfræði: í daglegu lífi

Hjólin undir bíl á ferð virðast stundum snúast í hina áttina. Af hverju?

Þorsteinn Vilhjálmsson



Ásdís Birgisdóttir: Af hverju snúast dekkin á bílum alltaf öfugan hring í bíómyndum?

Einar Bragi: Af hverju sýnast hjólin snúast aftur á bak í sjónvarpi og bíó?
Sumir virðast halda að þetta gerist alltaf en það er ekki rétt; það gerist bara stundum! Í fyrsta lagi duga ekki hjól af venjulegustu gerð til að þetta gerist, heldur þurfa hjólin að vera með teinum eða öðru skýru mynstri sem endurtekur sig, og í öðru lagi þurfa þau að snúast hæfilega hratt.

Bæði hefðbundnar kvikmyndir, myndbönd og sjónvarpsmyndir eru í raun og veru samsett úr kyrrmyndum eða venjulegum ljósmyndum sem eru teknar mjög ört hver á eftir annarri, til dæmis 24 sinnum á sekúndu, og síðan sýndar jafnört. Svarið við spurningunni felst í því hvernig tíminn milli myndaramma tengist tímanum sem líður þar til mynstrið á hjólinu fellur aftur í sama far.

Hugsum okkur hjól með 24 teinum sem snýst nákvæmlega 1 snúning á sekúndu og færist ekki úr stað. Við tökum kvikmynd af hjólinu með 24 myndarömmum á sekúndu. Milli ramma hefur hjólið þá einmitt snúist þannig að hver teinn hefur flust þangað sem sá næsti var áður. Þegar við sýnum kvikmyndina virðist hjólið því standa kyrrt. Vert er að taka eftir því að þetta gerist líka ef hjólið snýst 2 snúninga á sekúndu; þá hefur teinninn náð að færast um nákvæmlega tvö sæti milli myndaramma. Sama gildir um öll heiltölumargfeldi, 3, 4, ...

Í kvikmyndunum erum við hins vegar oftast að horfa á vagnhjól eða bílhjól sem velta um leið og þau snúast. Þá fer færsla hjólsins í heild að rugla myndina þegar þessi tala hækkar.

Við sjáum í verki í kvikmyndahúsunum að tölurnar í þessu dæmi muni ekki vera út í hött, en við getum líka lagt það betur niður fyrir okkur. Ef 24 teinar eru á hjólinu eru 15° milli teina sem er eðlileg tala. Hugsum okkur að hjólið sé 1 m í þvermál þannig að ummálið er 3,14 m. Ef þetta er bílhjól í veltu og snýst einn snúning á sekúndu er hraði þess 3,14 m/s eða 11,3 km/h (kílómetrar á klukkustund). Við getum vænst þess að okkur virðist hjólið standa kyrrt þegar hraði þess er 11,3 km/h og ef til vill þegar hann er 22,6 km/h en þegar hraðinn er orðinn meiri fer því fjarri að mynstrið endurtaki sig milli myndaramma vegna heildarfærslu hjólsins.

Ef snúningshraði hjólsins er nú ekki 1,00 snúningur á sekúndu heldur 1,10 snúningar, þá færist teinninn á hjólinu ekki 15° milli myndaramma heldur 16,5° og mynstrið endurtekur sig ekki nákvæmlega, heldur fer teinninn 1,5° fram úr þeim stað þar sem næsti teinn var áður. Okkur sýnist þá á kvikmyndinni að hjólið snúist með þeim hraða sem því svarar, 1,5° á 1/24 úr sektúndu eða 0,10 snúninga á sekúndu.

Ef snúningshraðinn er á hinn bóginn 0,90 snúningar á sekúndu færist teinninn aðeins 13,5° milli ramma og því vantar 1,5° á að hann nái staðnum þar sem næsti teinn var áður. Á kvikmyndinni sýnist hjólið því einmitt snúast aftur á bak sem svarar 0,10 snúningi á sekúndu.

Við getum stundum séð hliðstæð fyrirbæri þegar við horfum til dæmis á hluti sem snúast í rafljósi frá rafveitu. Tíðni straumsins frá íslenskum rafveitum er 50 rið sem kallað er, eða 50 sveiflur á sekúndu. Það þýðir að ljósið frá ljósaperu er í hámarki 100 sinnum á sekúndu en hverfur þess á milli. Ef teinar eða mynstur endurtaka sig eftir tímann 1/100 úr sekúndu getur okkur því sýnst að þau standi kyrr. Tíðnin er hér rúmlega 4 sinnum meiri en í fyrra dæminu með kvikmyndarammana og því þarf að sama skapi meiri hraða eða þéttari teina.

Sumir muna ef til vill eftir svokallaðri bliksjá eða snúðsjá (stroboscope) sem má meðal annars nota til að fylgjast með snúningshraða á plötuspilurum. Þar eru einmitt notuð þessi áhrif frá rafljósi. Hliðstæð áhrif má stundum sjá á bílhjólum í sterkri raflýsingu og við hagstæð skilyrði að öðru leyti.

Mynd: grand-illusions.com. Þar má einnig finna skemmtilegt forrit sem fær myndina að ofan til að snúast í hringi. þá má sjá tálsýnina sem svarið fjallar um.

Höfundur

Þorsteinn Vilhjálmsson

Þorsteinn Vilhjálmsson

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

Útgáfudagur

6.4.2001

Spyrjandi

Þórir Benediktsson, Ásdís Birgisdóttir,
Einar Bragi

Efnisorð

Tilvísun

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Hjólin undir bíl á ferð virðast stundum snúast í hina áttina. Af hverju?“ Vísindavefurinn, 6. apríl 2001. Sótt 24. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=1474.

Þorsteinn Vilhjálmsson. (2001, 6. apríl). Hjólin undir bíl á ferð virðast stundum snúast í hina áttina. Af hverju? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=1474

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Hjólin undir bíl á ferð virðast stundum snúast í hina áttina. Af hverju?“ Vísindavefurinn. 6. apr. 2001. Vefsíða. 24. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=1474>.

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

=

Hjólin undir bíl á ferð virðast stundum snúast í hina áttina. Af hverju?



Ásdís Birgisdóttir: Af hverju snúast dekkin á bílum alltaf öfugan hring í bíómyndum?

Einar Bragi: Af hverju sýnast hjólin snúast aftur á bak í sjónvarpi og bíó?
Sumir virðast halda að þetta gerist alltaf en það er ekki rétt; það gerist bara stundum! Í fyrsta lagi duga ekki hjól af venjulegustu gerð til að þetta gerist, heldur þurfa hjólin að vera með teinum eða öðru skýru mynstri sem endurtekur sig, og í öðru lagi þurfa þau að snúast hæfilega hratt.

Bæði hefðbundnar kvikmyndir, myndbönd og sjónvarpsmyndir eru í raun og veru samsett úr kyrrmyndum eða venjulegum ljósmyndum sem eru teknar mjög ört hver á eftir annarri, til dæmis 24 sinnum á sekúndu, og síðan sýndar jafnört. Svarið við spurningunni felst í því hvernig tíminn milli myndaramma tengist tímanum sem líður þar til mynstrið á hjólinu fellur aftur í sama far.

Hugsum okkur hjól með 24 teinum sem snýst nákvæmlega 1 snúning á sekúndu og færist ekki úr stað. Við tökum kvikmynd af hjólinu með 24 myndarömmum á sekúndu. Milli ramma hefur hjólið þá einmitt snúist þannig að hver teinn hefur flust þangað sem sá næsti var áður. Þegar við sýnum kvikmyndina virðist hjólið því standa kyrrt. Vert er að taka eftir því að þetta gerist líka ef hjólið snýst 2 snúninga á sekúndu; þá hefur teinninn náð að færast um nákvæmlega tvö sæti milli myndaramma. Sama gildir um öll heiltölumargfeldi, 3, 4, ...

Í kvikmyndunum erum við hins vegar oftast að horfa á vagnhjól eða bílhjól sem velta um leið og þau snúast. Þá fer færsla hjólsins í heild að rugla myndina þegar þessi tala hækkar.

Við sjáum í verki í kvikmyndahúsunum að tölurnar í þessu dæmi muni ekki vera út í hött, en við getum líka lagt það betur niður fyrir okkur. Ef 24 teinar eru á hjólinu eru 15° milli teina sem er eðlileg tala. Hugsum okkur að hjólið sé 1 m í þvermál þannig að ummálið er 3,14 m. Ef þetta er bílhjól í veltu og snýst einn snúning á sekúndu er hraði þess 3,14 m/s eða 11,3 km/h (kílómetrar á klukkustund). Við getum vænst þess að okkur virðist hjólið standa kyrrt þegar hraði þess er 11,3 km/h og ef til vill þegar hann er 22,6 km/h en þegar hraðinn er orðinn meiri fer því fjarri að mynstrið endurtaki sig milli myndaramma vegna heildarfærslu hjólsins.

Ef snúningshraði hjólsins er nú ekki 1,00 snúningur á sekúndu heldur 1,10 snúningar, þá færist teinninn á hjólinu ekki 15° milli myndaramma heldur 16,5° og mynstrið endurtekur sig ekki nákvæmlega, heldur fer teinninn 1,5° fram úr þeim stað þar sem næsti teinn var áður. Okkur sýnist þá á kvikmyndinni að hjólið snúist með þeim hraða sem því svarar, 1,5° á 1/24 úr sektúndu eða 0,10 snúninga á sekúndu.

Ef snúningshraðinn er á hinn bóginn 0,90 snúningar á sekúndu færist teinninn aðeins 13,5° milli ramma og því vantar 1,5° á að hann nái staðnum þar sem næsti teinn var áður. Á kvikmyndinni sýnist hjólið því einmitt snúast aftur á bak sem svarar 0,10 snúningi á sekúndu.

Við getum stundum séð hliðstæð fyrirbæri þegar við horfum til dæmis á hluti sem snúast í rafljósi frá rafveitu. Tíðni straumsins frá íslenskum rafveitum er 50 rið sem kallað er, eða 50 sveiflur á sekúndu. Það þýðir að ljósið frá ljósaperu er í hámarki 100 sinnum á sekúndu en hverfur þess á milli. Ef teinar eða mynstur endurtaka sig eftir tímann 1/100 úr sekúndu getur okkur því sýnst að þau standi kyrr. Tíðnin er hér rúmlega 4 sinnum meiri en í fyrra dæminu með kvikmyndarammana og því þarf að sama skapi meiri hraða eða þéttari teina.

Sumir muna ef til vill eftir svokallaðri bliksjá eða snúðsjá (stroboscope) sem má meðal annars nota til að fylgjast með snúningshraða á plötuspilurum. Þar eru einmitt notuð þessi áhrif frá rafljósi. Hliðstæð áhrif má stundum sjá á bílhjólum í sterkri raflýsingu og við hagstæð skilyrði að öðru leyti.

Mynd: grand-illusions.com. Þar má einnig finna skemmtilegt forrit sem fær myndina að ofan til að snúast í hringi. þá má sjá tálsýnina sem svarið fjallar um....