A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre. A golyó akkor nem csúszik és nem gördül le a lejtőn, ha a rá ható erők eredője és a rá ható forgatónyomatékok eredője zérus. A lejtővel párhuzamos erők egyensúlya: , tehát esetén nem csúszik meg a golyó. Hogy a golyó ne gördüljön, ahhoz tömegközéppontjának a pillanatnyi forgástengelyen ─ a golyó és a lejtő érintkezési pontján ─ átmenő függőleges egyenesen kell lennie. Ez nem teljesülhet akármilyen -ra. A tömegközéppont legfeljebb távolságra lehet a geometriai középponttól, ugyanis egy félgömb tömegközéppontja ilyen távolságra van az alapkör középpontjától, és ha az összeragasztott félgömbök egyikének tömege nagyon kicsi a másikéhoz képest, akkor a teljes gömb tömegközéppontja majdnem egybeesik a nehéz félgömb tömegközéppontjával (a matematikai határeset persze nem valósítható meg a gyakorlatban). Az 1. ábra a határesetet mutatja. Leolvasható, hogy , tehát . esetén két egyensúlyi helyzet van, az egyik stabilis, a másik instabil. Esetünkben, mellett a golyó vagy tisztán, vagy csúszva legördül, attól függően, hogy nagyobb vagy kisebb -nél.
Bordy Csongor (Bonyhád, Petőfi S. Gimn., I. o.t.) |
Megjegyzés. Anélkül is beláthatjuk a kérdéses egyensúly lehetetlenségét, hogy ismernénk a homogén félgömb tömegközéppontjának pontos helyzetét. A golyó akkor maradhatna egyensúlyban a -os lejtőn, ha a tömegközéppont legalább távol lenne a középponttól. Ez azonban nem lehetséges, mert a 2. ábrán látható egyenesre nézve a besatírozott tartomány szimmetrikusan helyezkedik el, tehát a tömegközéppontja -re esik, az egész rendszeré pedig a gömb középpontjához -nél közelebb kell legyen.
|