Poţi purta numărul 36 la pantofi, având înălţimea de 1,70 metri?

Da, poţi. Sau mai bine zis, pot. Mi s-a pus tot timpul întrebarea, cum de este posibil, ca fiind înaltă, să port un număr atât de mic la pantofi? Multă vreme nu am înţeles ce legătură există între înălţime şi mărimea tălpii, dar când am început să studiez fizica, m-am edificat.

Este vorba despre echilibrul mecanic al corpurilor sprijinite pe o bază de susţinere, un subiect ce apare şi în articolul “ Fizica şi uscătorul de rufe”.

Baza de susţinere reprezintă suprafaţa obţinută prin unirea punctelor sale marginale. De exemplu, pentru un scaun, baza de susţinere este dreptunghiul mărginit de picioarele sale     ( figura 1 ).

ec1
figura 1

Aceste corpuri sunt în echilibru atunci când perpendiculara dusă din centrul lor de greutate, cade în interiorul bazei de susţinere ( figura 2, a şi b). Dacă această perpendiculară cade în afara suprafeţei pe care se sprijină corpul,             ( figura 2, c), acesta  iese din starea de echilibru.

ec2
figura 2

Centrul de greutate este punctul de aplicaţie al greutaţii corpului, cel în care acţionează  forţa de greutate.

Există doi factori de care depinde  echilibrul:

1) -suprafaţa de sprijin;

2)- poziţia centrului de greutate.

Corpul este într-o stare cu atât mai stabilă:

a- cu cât suprafaţa de sprijin este mai mare ;

b- centrul său de greutate se află cât mai aproape de baza de susţinere.

#Dar să revenim la întrebarea de la început. Centrul de greutate al omului este undeva, în interiorul stomacului.Cu cât omul are o înălţime mai mare, cu atât centrul lui de greutate este situat mai sus, de aceea, pentru stabilitate, ar trebui ca suprafaţa de sprijin să fie mai mare, ( tălpi mari).

Cu cât tălpile picioarelor sunt mai mari, cu atât omul se poate înclina mai mult, fără să cadă. Înclinarea se face în faţă, deoarece poziţia tălpilor o permite.

#De ce stăm greu pe vârfuri? Pentru că suprafaţa de sprijin fiind prea mică, este greu de menţinut centrul de greutate pe verticala care să cadă pe vârful picioarelor. De aceea balerinele au nevoie de poante, care nu numai că fixează picioarele într-o poziţie mai comodă, dar măresc şi suprafaţa de sprijin, menţinând echilibrul  (figura 3).

 

ec3
figura 3

# Cei care merg pe sârmă au nevoie de o bară pe care să o ţină în mâini ( figura 4 ). Ce rol are bara?

ec4
figura 4

Când omul păşeşte, suprafaţa de sprijin este porţiunea în care talpa piciorului ia contact cu sârma, adică foarte mică. El va rămâne în echilibru atâta timp cât centrul său de greutate se va afla pe verticala care cade pe această suprafaţă. Bara îl ajută să menţină centrul de greutate într-o poziţie favorabilă.

#De ce există riscul ca Turnul din Pisa ( figura 5) să cadă, dacă se va înclina în continuare ( cu 1,2 mm pe an)?

ec5
figura 5

Dacă va continua să se încline, centrul de greutate va ajunge într-o poziţie, de unde ducând verticala, aceasta va cădea în afara bazei turnului. Astfel, acesta va ieşi din starea de echilibru.

# Care pahar  din figura 6 , are stabilitate mai mare?

ec6
figura 6

Având în vedere că suprafaţa pe care se sprijină paharele este aceeaşi, diferenţa o face poziţia centrului de greutate. Cel mai stabil este paharul fără picior, deoarece greutatea lui acţionează de pe poziţia cea mai joasă. Cu cât paharul este mai înalt, cu atât centrul său de greutate este situat mai sus, deci poate ieşi mai uşor din starea de echilibru.

# Priviţi cu atenţie teancul de cărţi din figura 7. Înţelegeţi acum de ce mama vă spune să le aşezaţi pe cele mari la bază, iar în continuare pe cele din ce în ce mai mici?

ec7
figura 7

În cazul teancului nostru, stabilitatea este mică deoarece suprafaţa de sprijin este asigurată de cărţile mici, iar centrul de greutate este situat pe verticala care cade foarte aproape de marginea bazei.

# Aţi văzut cât de joase sunt maşinile de formula 1 ( figura 8)? De ce oare?

Pentru că viteza lor este foarte mare şi la curbe, datorită înclinării, poziţia centrului lor  de greutate se modifică , iar  verticala pe care acesta se află, poate cădea în afara suprafeţei delimitate de roţi. Maşina fiind joasă, centrul său de greutate  este situat  mai aproape de pământ, iar probabilitatea de a ieşi din starea de echilibru, este mica.

ec8
figura 8

# Acelaşi este motivul pentru care camioanele de marfă au două remorci mai joase şi nu una înaltă ( figura 9).

ec9
figura 9

# In figura 10 se vede diferenţa dintre cele două camioane. Dacă centrul de greutate al camionului este prea sus ( figura 10; b), camionul se poate răsturna. Nu este acelaşi risc există atunci când centrul de greutate se află mai aproape de pământ ( figura 10; a).

ec10
figura 10

# De ce copiii mici îşi pierd uşor echilibrul, când învaţă să meargă, pe când mânjii, abia născuţi se ridică uşor în picioare?

În cazul mânjilor, suprafaţa delimitată de cele patru picioare este mult mai mare decât  suprafaţa tălpilor copilului mic. Din această cauză, copilul îşi pierde uşor echilibrul comparativ cu mânzul.

# Există o diferenţă între echilibrul unui scaun cu trei picioare şi cel al unui scaun cu patru picioare?

ec11
figura 11
ec12
figura 12

Da. În cazul celui cu trei picioare ( figura 11), suprafaţa de sprijin ( un triunghi) este mai mică decât suprafaţa pe care se sprijină cel cu patru picioare , un dreptunghi ( figura 12).

 # De ce când ne ridicăm de pe scaun, trebuie să ne aplecăm în faţă ( figura 13 )?

ec13
figura 13

Când stăm pe scaun, suntem în echilibru. Perpendiculara dusă din centrul nostru de greutate, cade în interiorul suprafeţei create de picioarele scaunului. Când ne ridicăm, suprafaţa de sprijin se modifică, ea fiind dată de conturul tălpilor picioarelor noastre. Pentru a rămane în echilibru, trebuie să aducem centrul nostru de greutate pe o verticală  ce cade în interiorul noii suprafeţe. Acesta este motivul pentru care ne aplecăm în faţă.

# Acelaşi lucru se întâmplă atunci când cărăm un sac în spate. În acest caz ,centrul de greutate se mută de pe om ,pe sac.

# Cum este posibil ca autobuzul cu etaj (figura 14 ) să circule prin Londra cu o viteză atât de mare,fără să se răstoarne?

ec14
figura 14

Având o înălţime atât de mare, la o înclinare a drumului, autobuzul s-ar răsturna, deoarece poziţia centrului său de greutate ar fi situată prea sus. Pentru a se evita acest lucru, autobuzul este prevăzut, în partea de jos, cu o placă metalică, ce are rolul de a coborî centrul de greutate , mărind astfel stabilitatea.

#De ce, când stăm în picioare, în autobuzul aflat în mers şi ţinem sacoşe grele în mâini, avem o stabilitate mai mare, decât atunci când nu avem bagaje?

Pentru că bagajele aduc centrul de greutate al sistemului om –sacoşă , într-o poziţie mai joasă decât cea a centrului nostru de greutate, în cazul în care nu ţinem nimic în mâini.

# Când urcă în autobuz, omul se aşează cu faţa spre fereastră, cu picioarele uşor depărtate.De ce poziţia sa nu este cu faţa spre şofer?

Dacă ar sta cu faţa spre şofer, ar fi uşor ca la oprire bruscă, verticala coborâtă din centrul de greutate al omului, să cadă în afara bazei de susţinere,  determinată  de tălpile picioarelor ( figura15, 1). Stând cu faţa spre fereastră,, acest lucru se întâmplă mai greu, deoarece distanţa BC, din  figura15;2,  este mai mare decât distanţa AC, din figura15;1.

ec15
figura 15

# V-aţi pus vreodată întrebarea, de ce piramidele din Egipt au acea formă şi nu cea a unui alt corp geometric ( figura 16 ) ?

ec16
figura 16

Piramida este cel mai stabil corp, deoarece are o bază mare de susţinere, iar centrul său de greutate este situat în partea de jos a corpului. Aşa se explică de ce egiptenii au folosit această formă pentru a crea construcţii nemuritoare.

Toate aceste lucruri ne demonstrează cât de important este echilibrul mecanic pentru viata noastra de zi cu zi.

 

 

 

 

 

 

8 thoughts on “Poţi purta numărul 36 la pantofi, având înălţimea de 1,70 metri?

  1. Incerc sa fac o legatura intre paharul cu picior mai inalt avand baza de sustinere mica si o persoana care are o inaltime de 1,70 si poarta masura 36 la incaltaminte . In ambele situatii centrul de greutate este mai sus . In cazul paharului – am inteles ca poate iesi usor din starea de echilibru / este la fel de usor ca si persoana care are 1,70 m inaltime sa iasa usor din starea de echilibru sau aceasta s-a adaptat in timp ?

    Like

    1. Buna intrebare. Poate fi vorba si de adaptare, dar avantajul omului este ca se poate misca, astfel incat, verticala dusa din centrul sau de greutate sa cada permanent in interiorul bazei talpilor picioarelor, mentinandu-si astfel echilibrul. Paharul, in schimb, nu are aceasta posibilitate.
      Bravo, Erik! Iti astept intrebarile in continuare.

      Like

  2. Foarte interesant articolul ! Cu fiecare articol descoperim mai multe lucruri interesante si captivante ! Mulțumim ca ne ajutați sa învățam fizica intr-un mod plăcut !! 🙂

    Like

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s