Per què les coses no cauen?

Per què ens mantenim en equilibri? Com és que alguns objectes són intrínsecament estables (un got) i altres són intrínsecament inestables (una pilota)? Com pot ser que un objecte que està en moviment es mantingui en equilibri i no caigui (com una bicicleta o un avió)?

Ho provem?

Aquest experiment és una proposta de Laureano Jiménez (doctor en enginyeria química). L’ajuden els seus nebots Àlex (5è de primària) i David (1r de primària).

Què necessitarem?

• 1 llauna de beguda carbonatada buida
• Aigua
• 1 pilota de ping-pong
• 1 assecador de cabell

Com fer ho?

Agafem una llauna i omplim aproximadament una tercera part del seu contingut amb aigua. Si al fer l’experiment cau és perquè o bé està massa plena o bé està massa buida, la ciència és un procés iteratiu i no sempre s’encerta a la primera. Ànim!!! ( i neteja!).

Si la deixem de costat molt a poc a poc es mantindrà en equilibri inestable, ja que qualsevol petita modificació farà que caigui.

Pels experts, bufeu sobre la llauna i intenteu aconseguir que faci voltes lentament i es transformi en equilibri dinàmic: sort!!!!

A continuació agafem l’assecador i l’engeguem. El girem amb el bufador cap a punt. Seguidament deixem anar la pilota de ping-pong just per sobre del bufador i observem què passa.

Si us fixeu, veureu que la pilota no està quieta, sinó que està girant. Ara proveu de passar la mà ràpidament entre la pilota i l’assecador. Què passa?

Què passa?

Tot té a veure amb la força de la gravetat, que ens atrau cap al terra.

Un objecte es troba en equilibri si el seu centre de gravetat cau sobre la seva base de recolzament: per això és més fàcil mantenir-se en equilibri assegut a una cadira que a la pota coixa. Per això també, un equilibrista ha de fer que el seu pes caigui exactament sobre la corda: altrament cau cap a un costat o cap a l’altre!!!!

L’equilibri d’un cos és estable quan a l’ésser apartat de la seva posició inicial, torna a ella per l’efecte de la gravetat exercida en el cos. Un exemple clar d’aquest tipus d’equilibri seria un pèndol, el qual tot i ser apartat de la seva posició, torna per si mateix al seu lloc d’inici.

Però hi ha molts objectes que es troben en equilibri inestable, ja que és indispensable per fer la seva funció. Així les grues han de tenir molt de pes a la seva base per mantenir-se en equilibri quan pugen pesos, de la mateixa forma que la llauna té el líquid a la part de sota. Altrament caurien.

L’equilibri inestable d’un cos es presenta quan aquest cos, a l’ésser apartat de la seva posició inicial, es manté allunyat de la mateixa per l’efecte de la gravetat. Això succeeix perquè el centre de gravetat es troba més amunt del punt de suspensió.

I què passa en el cas de la pilota de ping-pong? Us heu fixat que la pilota no està quieta, sinó que està girant? Aquest és un dels motius que ajuda a que es mantingui en equilibri. Aquest és un exemple d’equilibri dinàmic, perquè l’objecte manté l’equilibri realitzant moviments.

L’equilibri dinàmic és estable fins i tot davant una petita pertorbació (per exemple, passant la mà entre el assecador i la pilota), de forma que la pilota retorna a la posició d’equilibri… sempre i quan ho fem ràpidament.

Sabies que…? La Torre de Pisa (que té una certa inclinació) no cau perquè el seu centre de masses cau sobre la base.