Sólin
Rís 05:40 • sest 21:16
Tunglið
Rís 15:13 • Sest 05:59
Flóð
Árdegis: 03:57 • Síðdegis: 16:31
Fjara
Árdegis: 10:23 • Síðdegis: 22:34
Í kennslubókum er oft sagt frá vörubílstjóra sem er að flytja fugla í lokuðum gámi. Hann er með meiri öxulþunga en leyfilegur er og kemur að vigtarstöð. Hann reynir að bjarga sér úr klípunni með því að berja gáminn að utan með kústskafti til þess að fuglarnir taki sig á loft og bíllinn léttist. Spurningin er: Gerir hann það? Ef gámurinn er þokkalega loftþéttur, kannski með loftinntaki að ofan til að fuglarnir fái súrefni, þá er svarið nei; bíllinn léttist ekki á vigtinni þó að fuglarnir taki sig á loft í stað þess að sitja á prikum sínum. Þyngd þeirra leggst að vísu ekki lengur á prikin og færist ekki þaðan niður á gáminn og síðan á vogina. Í staðinn heldur loftið í gáminum þeim uppi og fuglarnir verka með gagntakskrafti á loftið, niður á við. Þessi kraftur skilar sér að lokum niður á gólfið í gáminum og á vogina. Um átak og gagntak má lesa nokkru nánar í svari Þorsteins Vilhjálmssonar og Stefáns Inga Valdimarssonar við spurningunni Hvernig geta eldflaugar farið um geiminn þar sem ekkert loft er? Ef fuglarnir eru hins vegar til dæmis í opnum búrum á bílpalli án hliðarveggja horfir málið öðru vísi við. Þá er ekkert víst að gagntakskrafturinn frá vængjum þeirra skili sér niður á bílpallinn, heldur dreifist hann meira um loftið í kring. Bíllinn mundi sem sagt léttast í þessu tilviki. Dæmið um fluguna í flugvélinni er í eðli sínu hið sama og spurningin um fuglana í lokuðum gámi, en í rauninni er fyrra dæmið ekki eins vel fallið til að draga fram það sem mestu skiptir. Eðlisfræðingar taka stundum svo til orða um kerfi eins og lokaða gáminn með fuglunum, að kraftarnir sem myndast við flug fuglanna séu innri kraftar í kerfinu. Slíkir innri kraftar segja ekki til sín utan kerfisins og hafa engin áhrif á hreyfingu eða þyngd kerfisins sem heildar. Margir munu kannast við gamansöguna um Münchhausen barón sem lenti á hestbaki ofan í keldu og sagðist hafa dregið sjálfan sig upp á hárinu, og hestinn líka. Hann gerði sér ekki grein fyrir því að hárið verkar á höndina á honum niður á við með jafnmiklum krafti og höndin verkar á hárið upp á við. Münchhausen hefur kunnað álíka lítið fyrir sér í eðlisfræði og bílstjórinn með fuglagáminn. Þeir hefðu getað sparað sér mikla vinnu og áreynslu ef þeir hefðu kunnað þriðja lögmál Newtons um átak og gagntak og kunnað skil á innri og ytri kröftum!
Ef fluga er á mælaborði flugvélar og flýgur svo á loft, léttist flugvélin þá sem nemur þyngd flugunnar?
Í kennslubókum er oft sagt frá vörubílstjóra sem er að flytja fugla í lokuðum gámi. Hann er með meiri öxulþunga en leyfilegur er og kemur að vigtarstöð. Hann reynir að bjarga sér úr klípunni með því að berja gáminn að utan með kústskafti til þess að fuglarnir taki sig á loft og bíllinn léttist. Spurningin er: Gerir hann það? Ef gámurinn er þokkalega loftþéttur, kannski með loftinntaki að ofan til að fuglarnir fái súrefni, þá er svarið nei; bíllinn léttist ekki á vigtinni þó að fuglarnir taki sig á loft í stað þess að sitja á prikum sínum. Þyngd þeirra leggst að vísu ekki lengur á prikin og færist ekki þaðan niður á gáminn og síðan á vogina. Í staðinn heldur loftið í gáminum þeim uppi og fuglarnir verka með gagntakskrafti á loftið, niður á við. Þessi kraftur skilar sér að lokum niður á gólfið í gáminum og á vogina. Um átak og gagntak má lesa nokkru nánar í svari Þorsteins Vilhjálmssonar og Stefáns Inga Valdimarssonar við spurningunni Hvernig geta eldflaugar farið um geiminn þar sem ekkert loft er? Ef fuglarnir eru hins vegar til dæmis í opnum búrum á bílpalli án hliðarveggja horfir málið öðru vísi við. Þá er ekkert víst að gagntakskrafturinn frá vængjum þeirra skili sér niður á bílpallinn, heldur dreifist hann meira um loftið í kring. Bíllinn mundi sem sagt léttast í þessu tilviki. Dæmið um fluguna í flugvélinni er í eðli sínu hið sama og spurningin um fuglana í lokuðum gámi, en í rauninni er fyrra dæmið ekki eins vel fallið til að draga fram það sem mestu skiptir. Eðlisfræðingar taka stundum svo til orða um kerfi eins og lokaða gáminn með fuglunum, að kraftarnir sem myndast við flug fuglanna séu innri kraftar í kerfinu. Slíkir innri kraftar segja ekki til sín utan kerfisins og hafa engin áhrif á hreyfingu eða þyngd kerfisins sem heildar. Margir munu kannast við gamansöguna um Münchhausen barón sem lenti á hestbaki ofan í keldu og sagðist hafa dregið sjálfan sig upp á hárinu, og hestinn líka. Hann gerði sér ekki grein fyrir því að hárið verkar á höndina á honum niður á við með jafnmiklum krafti og höndin verkar á hárið upp á við. Münchhausen hefur kunnað álíka lítið fyrir sér í eðlisfræði og bílstjórinn með fuglagáminn. Þeir hefðu getað sparað sér mikla vinnu og áreynslu ef þeir hefðu kunnað þriðja lögmál Newtons um átak og gagntak og kunnað skil á innri og ytri kröftum!
Höfundur
prófessor emeritus, ritstjóri Vísindavefsins 2000-2010 og ritstjóri Evrópuvefsins 2011
Útgáfudagur
10.8.2000
Spyrjandi
Ragnar H. Pétursson
Tilvísun
Þorsteinn Vilhjálmsson. „Ef fluga er á mælaborði flugvélar og flýgur svo á loft, léttist flugvélin þá sem nemur þyngd flugunnar?“ Vísindavefurinn, 10. ágúst 2000. Sótt 19. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=769.
Þorsteinn Vilhjálmsson. (2000, 10. ágúst). Ef fluga er á mælaborði flugvélar og flýgur svo á loft, léttist flugvélin þá sem nemur þyngd flugunnar? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=769
Þorsteinn Vilhjálmsson. „Ef fluga er á mælaborði flugvélar og flýgur svo á loft, léttist flugvélin þá sem nemur þyngd flugunnar?“ Vísindavefurinn. 10. ágú. 2000. Vefsíða. 19. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=769>.