Konečne je leto a na cestách je viac motoriek a športových áut. Určite ste si všimli, že niektoré z nich majú poriadne široké kolesá. Trochu som sa nad tým zamyslel spravil pár experimentov a výpočtov a moje závery sú uvedené v tomto článku. Je to znovu jeden z článkov, ktorý sa snaží vyvrátiť zažité a nepravdivé závery javiace sa ako úplne zrejmé.

Väčšina ľudí by očakávala, že širšie pneumatiky budú lepšie držať na ceste a budú zabraňovať šmyku. Je tomu ale naozaj tak?

Neviem síce presne definovať čo znamená lepšie držať na ceste, šmyk sa ale definuje pomerne jednoducho. Šmyk vzniká vtedy, keď sa dve plochy, ktoré sa dotýkajú voči sebe hýbu nenulovou rýchlosťou. Znamená to, že časť kolesa, ktorá sa dotýka vozovky sa po tejto vozovke posunie z miesta A do miesta B pričom sa počas tohoto pohybu stále vozovky dotýka. Samozrejme, že to isté platí aj keď sa dotýka snehu, ľadu alebo vody, ktorá je súčasťou vozovky.

Tak na čo si vsadíte vy? Zabraňujú širšie pneumatiky šmyku alebo nie?

Môj experiment pozostáva z naklonenej roviny, na ktorej je umiestnený predmet. Tento predmet sa pri určitom sklone začne šmýkať. Testoval som závislosť trecej plochy, a hmotnosti predmetu. Výsledky sú zrejmé z videa.

Ako prvú som na naklonenej rovine uviedol do šmyku prázdnu krabičku. Do šmyku sa dostala pri výške 20cm, čo zodpovedalo zhruba 25 uhlovým stupňom.

Následne som chcel overiť, či je šmyk závislý od hmotnosti. Do krabičky som dal pomerňe ťažkú izolačnú pásku. Žiadna zmena sa neprejavila.

Potom som testoval, či je šmyk závislý od toho či je  krabička otočená na šírku alebo na dĺžku. Asi už tušíte, že žiadna zmena.

Možno, že záleží od plochy. Rozstrihol som teda krabičku na dve časťi. Jasné žiadna zmena.

Polovičná krabička po šírke. Žiadna zmena.

Polovičná krabička so záťažou. Zase žiadna zmena.

Už to je tak. Prechod do šmyku nezávisí od veľkosti styčnej plochy ani od hmotnosti telesa. Závisí len od charakteru trecej plochy (drsnosť, hladkosť, mokrosť, prašnosť, lepivosť ...)

Záver:

Takže ako to je. Sú široké kolesá len frajerina, alebo majú aj nejaké zmysluplné funkčné vlastnosti? Nechám to zase na vás, skúste si potrápiť svoje mozgové závity a napíšte.

Objavte fyziku

22.34 € (vrátane DPH 20 %)

do košíka

Vysvetlenie:

Schéma mojej naklonenej roviny. F₁ je sila tiaže môjho telesa. Táto sila je rozložená na sily F₃ a F₂. Sila F₃ tlačí teleso kolmo k podložke. Sila F₂ ťahá teleso smerom rovnobežne s podložkou. Sila Ft je sila trenia, ktorá bráni telesu zošmyknúť sa po podložke.

1. Ak je sila F_t väčšia ako sila F₂ teleso sa po podložke šmýkať nebude. Ak bude sila F₂ väčšia ako sila F_t teleso sa po podložke smýkať bude.

2. Sila trenia F_t = k * F₃, kde k je koeficien trenia. Tento koeficien je rôzny pre rôzne materiály a povrchy materiálov. F₃ je kolmá sila medzi týmito materiálmy.

3. F₂ = sin(β) * F₁

4. F₃ = cos(β) * F₁

5. Z bodov č. 1 a č. 2 je jasné, že objekt sa začne šmýkať ak F_t < F₂, pričom F_t = k * F₃  Keď dosadíme za F_t dostaneme k * F₃ < F₂

Použitím vzorcov z bodu 3 a 4 a ich dosadením dostávam: k * cos(β) * F₁ < sin(β) * F₁

6. Ako ste si určite všimli sila F₁ je na obidvoch stranách nerovnice a môžem ju teda eliminovať z čoho dostávam nerovnicu k * cos(β) < sin(β)

Táto nerovnica ako vidíte nie je závislá ani od plochy ani od hmotnosti a preto v mojom experimente nie je plocha ani experiment podstatný.

7. Pri aute je to ale inak. Trecia sila F_t je pri aute konštantná. Ak je auto na vodorovnej ceste tak sa rovná F_t = k * F kde F = m*g Čiže F_t = k * m * g Trecia sila v prípade auta je konštantná a závisí od hmotnosti. Sila, ktorou pôsobí pneumatika na cestu závisí od výkonu motora a zošľapnutia plynu, ak je sila motora a zošľapnutie plynu, ktoré sa prenesie na pneumatku väčšia ako trecia sila pneumatika začne šmýkať. 

Z bodu 7 je jasné, že trecia sila v prípade auta závisí od hmotnosti. Nie je tam ale zrejmé, že by mala závisieť aj od plochy pneumatiky viete prečo?

Dnes ráno som vstal trochu skôr, tak som sa pokúsil odfotiť slnečné škvrny. Výsledok je celkom prijateľný. Keď som to porovnal s fotkami z NASA, tak sa to aj trochu podobalo.

Fotografoval som to takto: Na môj hvezdársky teleskop som nasadil fóliový slnečný filter. Miesto okulára som zapojil fotoaparát, namieril na Slnko a  pokúsil som sa zaostriť a nafotil som pár snímok. Farba je trochu skreslená ale to bude tým, že neviem ten fotoaparát obsluhovať. 

!!!POZOR pohľad priamo do Slnka môže poškodiť vaše oči, tento experiment neopakujte bez zodpovedajúcich slnečných filtrov.!!!

Moje snímky slnečných škvŕn. Pôvodne som myslel, že budú trochu väčšie ale som rád, že sa mi podarilo vidieť a odfotiť ich. Okom boli krajšie ako keď som ich odfotil, ale asi sa s tým musím naučiť robiť.

Chcel som nafotiť aj celé slnko, ale už sa prihnali mraky. Škvrny tam ešte vidno.

NASA snímky slnečných škvŕn zhruba z tej istej hodiny.

Záver:

Tie škvrny sa nezdajú byť až také veľké, ale podľa mojich výpočtov majú priemer zhruba 22000km čo je zhruba 1,78x priemer Zeme. Čiže je to obrovská veľkosť. V najbližších dňoch nafotím viac sérií snímok, v ktorých bude vidieť ako sa Slnko otáča okolo vlastnej osi.

Tento článok sponzoruje produkt:

Slnečný filter (fólia)

49.00 € (vrátane DPH 20 %)

do košíka

Včera sa ma syn spýtal, či vo vákuu je beztiažový stav. Vysvetlil som mu, že vákuum a beztiažový stav toho veľa spoločné nemá, ale pre istotu sme spravili ešte jeden experiment.

V prvom rade je potrebné zadefinovať, čo je to beztiažový stav. Dohodli sme sa na nasledovnej definícii:

Beztiažový stav je vtedy, ak váha zmeria nulovú hmotnosť.

Na kuchynskú váhu sme prilepili malú kameru (fotoaparát v režime záznamu videa) a nastavili sme nahrávanie videa. Video snímalo ukazovateľ hmotnosti na váhe. Takto sme presne videli koľko váži naša kamera. Potom sme nechali váhu s kamerou padať z výšky asi 2m. Váha síce nie je najpresnejšia a nedokáže zaznamenať zmenu hmotnosti okamžite, ale pre tento experiment to bolo celkom postačujúce.

Nechali sme padať váhu s prilepenou kamerou z výšky zhruba 2m. Záznam som spracoval a každú pôvodnú snímku (0,04s) videozáznamu som natiahol na dĺžku 1s. Zo záznamu je zrejmé, že pôvodná hmotnosť kamery 364g sa pri páde zmenila na hmotnosť -6g (čo je zhruba v tolerancii chyby váhy). Čiže s určitým priblížením pri páde z 2m výšky má fotoaparát nulovú hmotnosť. Na videou vidíťe ako sa váha z výšky približuje k perine, ktorá slúžila ako dopadová plocha.

Beztiažový stav pri voľnom páde je pre väčšinu ľudí celkom zrejmý. Skúsili sme ale aj niečo úplne odlišné, čo úplne odporuje ľudskému rozumu. Našu váhu s prilepenou kamerou sme vyhodili smerom hore zhruba do výšky 2m, váha potom začala padať smerom dole. To, čo ale nie je zrejmé je to, že beztiažový stav nastal aj vtedy keď letela váha s kamerou smerom hore a pokračoval celú dobu, počas ktorej nevyletela na vrchol a nespadla naspäť na perinu. Ak neveríte skúste si to.

Váhu s kamerou sme vyhodili smerom hore, keď sa odlepila od mojich rúk, ktorými som ju vyhodil a stúpala smerom hore okamžite sa ocitla v beztiažovom stave. Na videu je to zhruba 7 snímka. Beztiažový stav trval, až kým vyletela do maximálneho bodu a pokračoval aj pri voľnom páde smerom dole.

Záver:

Rozhodol som sa, že dnes nebudem písať záver, ale budem očakávať vaše logické zdôvodnenia prečo tomu tak je.

 POTRÁPTE SI SVOJU HLAVU

Tento článok sponzoruje produkt:

Levitácia grafit 4

9.90 € (vrátane DPH 20 %)

do košíka

Tento experiment nebol síce náročný ale trval pomerne dlho. Výsledky ma samého ohromili a skúsim ich ešte raz zhrnúť.

Mal som dve sady domácich vajec. Jednu som dal do chladničky a jednu som skladoval pri izbovej teplote. Pravidelne som vždy po jednom rozbil a zistil v akom sú stave. Očakával som, že po určitom čase sa niektoré z nich pokazí a budem to identifikovať podľa vzhľadu a smradu (hovorí sa predsa, že pokazené vajce smrdí ).

- vajíčka v chladničke zniesla sliepka 12.4.2011

- vajíčka mimo chladničky zniesla sliepka 13.4.2011

Po týždni ale nastala katastrofa. Môj syn zjedol moje testovacie vzorky z chladničky . Normálne si spravil praženicu a dvojmesačné úsilie bolo preč. Nemal žiadne problémy, takže boli zrejme v poriadku. Mal som už len vzorky zo špajze, tak som experiment ukončil rozbitím vajíčka zo špajze.

Vajíčko zo špajze, ktoré bolo pri izbovej teplote 63 dní nesmrdelo a nejavilo znaky pokazenia.

Samozrejme môj pažravý pes ho bez zaváhania zožral.

Záver:

Z tohoto experimentu je zjavné, že pokiaľ je vajíčko v dobrom stave, tak ho nie je potrebné skladovať v chladničke. Len sme zabudli na zvyk naších starých mám ukladať vajcia do pšenice, aby boli v suchu a bez obáv ich môžete konzumovať aj po niekoľkých týždňoch.

Nerozumiem ale tomu, prečo pokazené vajce nesmrdí. Posledné vajíčko v špajzi sa mi totiž trochu rozbilo. Odbilo sa z neho trochu škrupiny, asi veľkosti 4x4mm pričom vnútorná blana vajíčka ostala neporušená. Po 90-tich dňoch som ho rozklepol a bolo úplne v poriadku, len na mieste kde bola odbitá škrupina sa tvorila čierna hrčka. Bolo to niečo ako hustý, mastný, lepkavý, chuchvalec plesne. Zvyšok vajíčka bol neporušený a nesmrdel, takže je možné, že keby bolo vajičko celé, bolo by aj po 90-tich dňoch v poriadku.

Trvácnosť kvalitných vajíčok je pravdepodobne výsledkom ich štruktúry.

- na škrupine vajíčka je niečo ako vosková vrstva (preto nikdy vajíčko neumývajte mohli by ste ju porušiť)

- ďalšiu vrstvu tvorí škrupina

- tesne pod škrupinou je tenučká blanka

- bielko je obalené ďalšou blanou

- a žĺtko má svoj vlastný obal

Všetky tieto blany majú antibakteriálny charakter a preto sa nemusíte ničoho obávať ak je vajíčko skutočne kvalitné. Prajem dobrú chuť ale konzumujete ich na vlastné riziko .

Tento článok sponzoruje produkt:

Teleskop - zrkadlo 150mm

209.00 € (vrátane DPH 20 %)

do košíka