A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre. I. megoldás. Megmutatjuk, hogy a homokóra ,,működése'' közben (tehát amikor a homok egy része éppen a levegőben van) ugyanakkora erőt fejt ki a mérlegre, mint amikor már ,,lejárt''. Ha egy tömegű homokszem ideig esik, akkor sebességre gyorsul fel, lendülete (impulzusa) tehát . Amikor a homokszem lefékeződik, az impulzusának változása miatt nagyobb erőt fejt ki a homokkupacra, mint a súlya. A többleterő átlagos értéke a homokszem impulzusának és a időtartamnak a hányadosa, vagyis éppen . Ezek szerint a lefele pergő homok az esése közben ugyan nem nyomja a mérleget, de a leérkezésekor éppen annyival nagyobb erőt fejt ki (az óra üvegburkolatának közvetítésével) a mérlegre, mint amennyi a ,,hiányzó'' homokszemekre ható nehézségi erő. Emiatt a működő homokóra kiegyensúlyozásához ugyanannyi súly kell, mint az álló óráéhoz; a mérleg egyensúlya tehát nem változik meg.
II. megoldás. A működő homokórában a homok egyenletesen pereg lefelé, a rendszer tömegközéppontja tehát egyenletesen (gyorsulásmentesen) süllyed. Az órára ható külső erők eredője (az óra teljes tömegéből számolt gravitációs erő és a mérleg tányérja által kifejtett nyomóerő előjeles összege) nulla kell legyen; akár működik az óra, akár áll. Így a mérleg által mutatott súly tehát mindkét esetben ugyanakkora. |