ASIA 31: Kolikko putoaa

 

Deep Thinker

Mistä tämä ilmiö voi johtua? Kun tiputtaa jonkin kolikon parin metrin korkeudesta maahan, ihan tasaiselle, kovalle pinnalle, lattialle, niin se lähes poikkeuksetta lähtee vierimään eteenpäin kovalla nopeudella, vaikka sen tiputtaa suoraan ylhäältä alas? Siis ei minkäänlaisella heittoliikkellä edes. Vauhti lantilla riittää, ja sitä saa sitten kiusaantuneena yrittää ottaa kiinni!

Miksei se koskaan tipu lappeelleen ja jää kiltisti paikalleen?!

Gemini

Tämä on loistava ja erittäin samaistuttava havainto! Se tunne, kun kolikko karkaa salamana sohvan alle ja sitä joutuu jahtaamaan punastellen, on varmaan kaikille tuttu.

Ilmiö tuntuu oudolta, koska kolikko pudotetaan suoraan alaspäin ilman sivuttaista vauhtia. Fysiikan lakien valossa taustalla on kuitenkin täydellinen ketjureaktio, joka muuttaa pudotuskorkeuden liike-energiaksi ja pyörimisliikkeeksi.

Tässä ovat tärkeimmät syyt siihen, miksi kolikko lähtee lähes aina karkuun:

1. Epätäydellinen alastulo (Kulma on kaiken aavistus)

Jotta kolikko jäisi niille sijoilleen lappeelleen, sen pitäisi osua maahan täydellisen yhdensuuntaisesti lattian kanssa. Käytännössä tämä on parin metrin korkeudesta pudotettaessa lähes mahdotonta.

• Ilmanvastus matkan aikana saa kolikon huojumaan ja pyörähtelemään ilmassa.
• Kun kolikko osuu maahan, se osuu sinne lähes poikkeuksetta kulma tai reuna edellä.

2. Energian muuttuminen pyörimisliikkeeksi

Kun kolikon reuna iskeytyy kovaan lattiaan, pudotuksen synnyttämä liike-energiasta ei katoa minnekään (koska kyseessä on kova ja kimmoisa pinta). Koska osuma tapahtuu vain yhteen pisteeseen kolikon reunassa, painovoima ja lattian vastavoima luovat kolikolle voimakkaan vääntömomentin. Tämä momentti pyöräyttää kolikon pystyasentoon tai herättää sen pyörimään akselinsa ympäri kuin hyrrän.

3. "Hyrräefekti" ja hyrrävoimat (Gyroskooppinen stabilointi)

Kun kolikko alkaa pyöriä vauhdilla, astuu kuvaan gyroskooppinen ilmiö. Pyörimisliike tekee kolikosta vakaan pystysuunnassa – samalla tavalla kuin polkupyörällä on helpompi pysyä pystyssä, kun ajaa kovaa, kuin silloin kun ollaan paikallaan. Tämä voima estää kolikkoa kaatumasta heti lappeelleen.

4. Miksi se vierii niin lujaa eteenpäin?

Kun kolikko pyörii pystyasennossa lattiaa vasten, pienikin epätasaisuus, ilmavirta tai alkuperäisen pudotuksen jättämä pieni sivuttaiskulma muuttaa osan tästä pyörimisenergiasta vierimisenergiaksi. Koska kolikon reuna on kova ja tasainen ja lattia samoin, vierintävastus on äärimmäisen pieni. Kolikko ei siis menetä vauhtiaan kitkan takia helposti, vaan se pystyy hyödyntämään lähes kaiken parin metrin pudotuksesta kertyneen energian tehokkaaseen eteenpäin rullaamiseen.

Lyhyesti sanottuna: Parin metrin pudotus antaa kolikolle paljon energiaa. Koska se osuu maahan reuna edellä, kova lattia "potkaisee" sen pyörimään. Hyrrävoima pitää sen pystyssä, ja minimaalinen kitka antaa sen viilettää karkuun vauhdilla, joka saa meidät näyttämään kömpelöiltä sitä jahdatessamme!