Gimnastyk może właściwie wykonywać oba rodzaje rotacji w tym samym czasie – dlatego oglądanie tego sportu jest tak interesujące. W fizyce nazwalibyśmy ten rodzaj ruchu „sztywnym obrotem ciała”. Ale najwyraźniej ludzie nie są sztywni, więc matematyka opisująca takie rotacje może być dość skomplikowana. Dla zachowania zwięzłości ograniczmy naszą dyskusję tylko do flipów.
Istnieją trzy rodzaje flipów. Istnieje układ, w którym gimnastyczka utrzymuje ciało w pozycji prostej. Jest szczupak, u którego zginają się w biodrach pod kątem około 90 stopni. Na koniec następuje zakładka z kolanami podciągniętymi w stronę klatki piersiowej.
Jaka jest różnica pod względem fizycznym?
Obroty i moment bezwładności
Jeśli chcesz zrozumieć fizykę obrotu, musisz wziąć pod uwagę moment bezwładności. Wiem, że to dziwnie brzmiące określenie. Zacznijmy od przykładu z łodziami. (Tak, łodzie.)
Załóżmy, że stoisz na nabrzeżu obok małej łódki, która po prostu tam pływa i nie jest uwiązana. Jeśli postawisz stopę na łódce i popchniesz ją, co się stanie? Tak, łódź odpływa, ale robi coś innego. Łódź także przyśpiesza w miarę jak się oddala. Ta zmiana prędkości jest przyspieszeniem.
Teraz wyobraź sobie, że poruszasz się wzdłuż nabrzeża i wybierasz znacznie większą łódź, na przykład jacht. Jeśli postawisz na niej stopę i popchniesz ją, używając tej samej siły i przez taki sam czas, jak w przypadku mniejszej łódki, czy się poruszy? Tak. Jednak nie zwiększa prędkości tak bardzo jak mniejsza łódź, ponieważ ma większą masę.
Kluczową właściwością w tym przykładzie jest masa łodzi. Przy większej masie trudniej jest zmienić ruch obiektu. Czasami nazywamy tę właściwość obiektów bezwładność (czego nie należy mylić moment bezwładności– zaraz do tego dojdziemy).
Kiedy pchasz łódkę, możemy opisać tę interakcję siła-ruch za pomocą drugiej zasady Newtona. To wygląda tak:
Ilustracja: Rhett Allain
