Newton első törvénye és a héliumos lufi
Ha egy autóban fölfüggesztünk egy ingát, az másképp viselkedik, mint ha egy héliumos lufit rögzítünk az autó padlójához. Egy egyszerű videóból azt is megtudhatjuk, miért.
Képzeljük el, hogy egy zsúrkocsin poharakba töltött pezsgőt tolunk a szalonban várakozó vendégsereg felé. Hirtelen azonban egy táncoló pár elénk vág, és azon nyomban meg kell állnunk, hogy elkerüljük az ütközést. Merre löttyen a poharakban a pezsgő? – Tapasztalati úton is ki lehet próbálni, nem kell hozzá más, csak egy szalon, egy zsúrkocsi, pezsgő és vendégsereg. De Newton első törvénye is megadja a választ...
Az úgynevezett tehetetlenségi törvény azt mondja ki, hogy egy test nyugalomban van vagy egyenes vonalú egyenletes mozgást végez mindaddig, amíg egy másik test vagy erő ezt a nyugalmi állapotot meg nem változtatja. A fenti jelenetben a zsúrkocsi egyenes vonalú egyenletes mozgást végez, a hirtelen fékezés pedig erőhatást jelent. A poharak – jó esetben – a zsúrkocsival együtt megállnak, a pezsgő azonban menne tovább...
(Forrás: otthonbutor.com)
Hasonló kísérlet végezhető el egy autó belsejében is. Éppen ezt szemlélhetjük meg a Smarter Every Day által készített ismeretterjesztő videóban. Ha az álló vagy egyenes vonalú egyenletes mozgást végző autó gyorsítani kezd, az utasok belenyomódnak az ülésbe, tehát egy, a gyorsulás irányával ellentétes irányú erő hat rájuk. Ha az autó hirtelen lassít vagy megáll, akkor pedig az utasok előre lendülnek – ezért nagyon hasznos találmány a biztonsági öv, ami megakadályozza, hogy egy baleset esetén kiröpüljön az utas a szélvédőn keresztül.
Az alábbi videóban az utasokra ható erőket egy, az autó plafonjára fölfüggesztett ingán szemlélhetjük meg. És az is kiderül, hogy mi történik a héliummal töltött lufival ugyanebben a szituációban...
Az inga mozgásán nem lepődünk meg, a lufién annál inkább: éppen ellenkezően viselkedik, mint az inga. Ha az autó gyorsít, akkor előre mozdul el, ha megáll, akkor hátra. Hogy lehet ezt megmagyarázni? – A videón egy igen egyszerű párhuzamot láthatunk.
Képzeljük el, hogy a vízzel teli befőttesüveg az autó (a benne levő levegővel), és a lufi pedig a víz felszínén levő buborék, azaz levegő. A levegő könnyebb a víznél, tehát bárhogyan is forgassuk a befőttesüveget, az mindig a felső részéhez fog tapadni. A lufi ugyanígy: a hélium könnyebb a levegőnél, így a héliumos lufi is mindig az autó tetejéhez tapad. (Illetve ha elengedjük a szabadban, akkor – legnagyobb sajnálatunkra – fölemelkedik, és elszáll.)
Így már nem meglepő, hogy a befőttesüvegben levő buborékkal ugyanaz történik, mint az autóban a héliumos lufival, ha az üveget gyorsítjuk a buborék a gyorsulással egyező irányba mozdul. Ennek pedig az az oka, hogy az üvegben levő víz az ellenkező irányba mozdul, a gyorsulással ellenkező irányban. Az autóban fölfüggesztett héliummal töltött lufi esetében ugyanez a helyzet: a levegő (akárcsak az utasok) hátrafelé mozdul gyorsuláskor, így az autó elejében kevesebb levegő lesz, mint a hátuljában, így a lufi arrafelé mozdul el, ahol ritkább a levegő.
És hogy mire jó még a héliumos lufi? – Ezt is megnézhetjük az ismeretterjesztő videó végén...
Forrás
Egy masik magyarazat:
Einstein ota tudjujk, hogy ha az auto ablakait elsotetitjuk, akkor a bent ulok semmilyen modszerrel nem tudjak megkulonboztetni, hogy az auto eppen gyorsul, vagy csak egy emelkedon alldogal. A gyorsulas es a gravitacio nem kulonboztetheto meg. Viszont ha emelkedon all az auto, akkor nyilvanvaloan elore dol a lufi.