Kung Paano Na Nawawala ni Kyrie Irving Na Kaya Nang Walang Pagbagsak


Sa isang kamakailan lamang video, ang manlalaro ng Celtics na si Kyrie Irving ay nakatayo sa basketball court, kasama ang kanyang mga binti tuwid at paa nakatanim magkasama, at leeeeeeans pasulong. Siya ay mukhang malapit na siyang bumagsak. Ngunit hindi siya. Siya ay mahinahon na nagbabalik sa isang normal na posisyon ng tuwid na posisyon, hinawakan ang kanyang mga bisig at pinalawak ang kanyang leeg, at pagkatapos ay ang mga leeeeeeans isang katawa-tawa na halaga sa gilid. Muli niyang pinanatili ang posisyon sa kung ano ang mukhang isang bastos na pagsuway sa mga batas ng pisika. Kaya kung ano ang nangyayari?

Upang maunawaan kung paano mag-isip tungkol sa sentro ng masa, kailangan naming magsimula sa ilang mga pangunahing kaalaman.

Sa mga kurso sa physics, madalas nating gamutin ang mga bagay bilang "point masses." Ang isang point mass ay walang dimensyon. Maaari mong ilarawan ang lokasyon at orientation ng isang punto mass na may lamang tatlong mga variable-ang posisyon nito sa x, y, at z direksyon. Ayan yun. Ang punto ng pagtantya ng masa ay napakabuti. Ito ay nagbibigay-daan sa amin upang gumawa ng isang kumplikadong problema lamang ng kaunti mas madali (at mas madaling pamahalaan).

Kung iyong itapon ang isang bola ng tennis sa buong silid, maaari mong ihambing ito bilang isang punto masa. Hindi mahalaga kung ang bola ay umiikot o hindi (kahit para sa karamihan ng mga kaso). Mayroon lamang isang puwersa na kumikilos sa bola (ang gravitational force) at hindi talaga mahalaga KUNG ang puwersa na ito ay gumaganap sa bola. Anyway, ito ay isang bola lamang-ito ay halos isang punto mass pa rin.

Isaalang-alang ang iba pang bagay. Ipagpalagay na maglalagay ako ng lapis sa isang table (maaari mo itong gawin mismo). Kung itulak ko ang lapis malapit sa pambura (o tip), ang lapis ay iikot. Kung itulak ko ang lapis sa gitna o sa kabilang dulo, magkakaroon ng ibang bagay ang mangyayari. Kung wala kang isang lapis upang subukan ito sa iyong sarili, ito ang magiging hitsura nito.

Rhett Allain

Ang lapis na ito ay HINDI isang point mass. Malinaw na ang laki ng bagay at ang lokasyon ng inilapat na puwersa ay nagbabago sa resulta. Talaga, tinatawag namin itong isang "matigas na bagay" dahil mayroon itong hugis ngunit ang hugis ay hindi nagbabago (hindi katulad ng isang bagay na gawa sa jello o isang bagay na tulad ng isang tao).

Ngunit ano ang kailangang gawin ng sentro ng masa? Ang post na ito ay dapat na tungkol sa sentro ng masa (at Kyrie Irving), hindi ang ilang ulok matigas na bagay. Tama? Oo, ngunit maging mapagpasensya. Mayroong ilang higit pang mga bagay upang pag-usapan. Huwag mag-alala, ipapakita ko sa iyo ang ilang mga kamangha-manghang mga demo-ito ay magiging mahusay.

Force at Torque

Kung gumamit ka ng puwersa sa isang punto ng masa, ang bagay na iyon ay mapabilis. Iyan ang ginagawa ng mga pwersa. Ngunit ano ang mangyayari kapag nag-aplay ka ng puwersa sa isang matibay na bagay? Sigurado, maaari itong mapabilis, ngunit maaari rin itong gawin. Ang puwersang inilapat ay maaari ring maging sanhi ng isang matibay na bagay upang magkaroon ng isang pabilog na acceleration. Ang magnitude at direksyon ng rotational acceleration ay depende sa magnitude at direksyon ng pwersa pati na rin ang lokasyon na ito ay inilalapat. Tinatawag namin ang metalikang kuwintas. Maaari mong isipin ito bilang isang puwersa sa pag-ikot.

Ang metalikang kuwintas ay kinakalkula bilang ang produkto ng puwersa at ang metalikang kuwintas na kung saan ang metalikang kuwintas ay ang distansya mula sa ilang punto (nakakuha ka ng punto) sa lokasyon na inilalapat ng puwersa. Tandaan: ang metalikang kuwintas ay talagang mas komplikado kaysa ito, ngunit ito ay sapat na para sa ngayon.

OK, isa pang metalikang halimbawa upang ipakita kung bakit kailangan natin ang ideya ng sentro ng masa. Dalhin muli ang lapis na iyon at hawakan ito nang pahalang. Ilagay ang isang daliri na nagtutulak at isang daliri na itinulak pababa nang wala sa gitna ng lapis. Ganito.

Rhett Allain

Upang ang lapis ay nasa punto ng balanse (manatili sa lugar), dapat totoo ang dalawang bagay. Una, ang kabuuang puwersa ay dapat magdagdag ng hanggang sa zero. Ito ay nangangahulugan na ang puwersa mula sa daliri na patulak ay dapat na katumbas ng pababa ng puwersa ng gravitational kasama ang pababa na pagtulak daliri. Sa zero net force, ang acceleration ng lapis ay magiging zero. Pangalawa, ang kabuuang metalikang kuwintas (tungkol sa anumang punto) ay dapat ding maging zero. Piliin lamang ang kaliwang dulo ng lapis bilang punto ng metalikang kuwintas. Dahil ang puwersa ng gravitational at ang pababa na pagtulak daliri ay magiging sanhi ng isang clockwise pag-ikot, maaari naming tawagan ang mga negatibong torque. Ang positibong pataas na lapis ay positibo at ang lapis ay nasa punto ng balanse.

Center of Mass

Nagtanggal ako ng trick gamit ang lapis sa punto ng balanse at maaaring hindi mo pa napansin. Ito ay may kinalaman sa gravitational force. Inilalagay ko ang puwersa ng gravitational na parang ito ay nakuha sa lapis at kumikilos sa gitna ng lapis. Sa katunayan, ang gravitational force ay isang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng LAHAT na bahagi ng lapis at Earth. Ang gravity ay hindi lamang kumilos sa lapis sa isang punto, ngunit sa lahat ng mga punto. Gayunpaman, gumagana ang pisika ng parehong kung ako ay nagpapanggap na ang gravitational force ay inilapat lamang sa gitna-ang sentro ng masa.

Ito ay mahalagang kahulugan ng sentro ng masa: ang nag-iisang lokasyon na ang isang puwersa ng gravitational ay maaaring kumilos sa isang matibay na bagay. Oops: Lied ko ulit. Sa teknikal, ang puntong iyon kung saan parang isang gravitational force ang tinatawag na sentro ng grabidad. Ngunit sa isang pare-pareho ang gravitational field (tulad ng sa Earth), ang sentro ng masa at ang sentro ng gravity ay nasa parehong lokasyon.

Ngayon para sa ilang mga cool na physics demo. Ikaw ay naging pasyente sa ngayon, karapat-dapat ka na ito.

Nakatayo

Magsimula tayo sa unang demo na ito. Tayo. Tayo. Boom. Iyan ang physics doon. Oo, ang pagtindig at hindi pagbagsak ay isang halimbawa ng physics ng sentro ng masa. Paano ang tungkol sa isang diagram ng physics upang ipakita kung paano ito gumagana.

Rhett Allain

That's a pretty boring diagram, sumasang-ayon ako. Ngunit nagpapakita ito ng isang bagay na mahalaga. Upang ang isang tao ay hindi i-rotate, ang sentro ng masa ay dapat na nasa pagitan (o direkta sa ibabaw) ng contact point sa sahig. Para sa sitwasyon sa itaas, dalawang bagay ang totoo. Una, ang kabuuang puwersa ay zero. Ito ay dahil ang pababang paghila ng puwersa ng gravitational ay katumbas ng kabuuan ng mga pataas na pwersa sa sahig. Pangalawa, ang kabuuang metalikang kuwintas tungkol sa ilang punto ay zero din. Sa kasong ito, tinatayang ko ang lokasyon ng sentro ng masa para sa isang tao (ang malaking pulang tuldok). Karaniwan, ito ay mabuti upang tantyahin ang lokasyon ng sentro ng masa na ito bilang isang lugar na malapit sa iyong pindutan ng tiyan.

Kung ang sentro ng masa ay hindi sa pagitan ng dalawang pwersang pataas na patulak na ito, hindi mahalaga kung saan mo pipiliin ang punto kung saan mo kalkulahin ang metalikang kuwintas. Hindi magkakaroon ng paraan upang gawin ang lahat ng mga torque na idaragdag hanggang sa zero na metalikang kuwintas. Sa pamamagitan ng isang di-zero na metalikang kuwintas, ang tao ay magkakaroon ng pagbabago ng paggalaw ng paggalaw. Ang karaniwang term para dito ay "bumagsak."

Handa para sa isang mas mahusay na sentro ng mass demo? Ang isang ito ay mahusay para sa mga partido. Narito ang ginagawa mo. Kumuha ng isang tao at hilingin sa kanila na tumayo nang tuwid. Ngayon ilagay ang ilang mga bagay sa sahig sa harap ng mga ito-baka tungkol sa kalahating metro mula sa mga paa at hilingin sa tao na kunin ito nang hindi gumagalaw ang mga paa. Maaaring gawin ito ng karamihan sa mga tao.

Narito makita kung ano ang hitsura nito; Ako ang magiging tao.

Rhett Allain

Ngayon para sa bahagi ng lansihin. Tanungin kung maaari nilang ulitin ang paglipat (pagpili ng bagay) habang nakatayo sa takong ng mga paa up laban sa isang pader. Para sa lahat maliban sa ilang mga bihirang tao, imposible ito. Muli, ipapakita ko ito.

Rhett Allain

Kaya, ano ang deal? Dapat mong lubos na subukan ang iyong sarili bago gawin ang ibang tao gawin ito. Ngunit bakit hindi ko mapulot ang bola habang nakatayo laban sa dingding? Magsimula tayo sa pick-up nang walang pader. Tingnan mo ulit. Pansinin na habang ako ay nanalig sa ibabaw at kinuha ang bola, ang aking likod na dulo (puwit) ay gumagalaw pabalik. Sa paglipat ng likod ko, ang aking sentro ng masa ay nanatili sa aking mga paa at hindi ako nababagsak.

Ngayon tingnan ang kaso laban sa dingding. Sa pader sa likod ko, ang aking puwit ay hindi maaaring ilipat pabalik. Bilang sandalan ko at kinuha ang bola, ang aking sentro ng masa ay nagsimulang sumulong sa harap ng aking mga daliri ng paa. Kung hindi ko ilipat ang isa sa aking mga paa pasulong, Gusto ko mahulog. Ngunit tulad ng sinabi ko, may ilang mga bihirang mga tao na kahit papaano pamahalaan upang kunin ang bola nang hindi bumabagsak. Marahil sila ay mutants.

Hanging Mobile

Narito ang isa pang simpleng sentro ng mass demo-ang hanging mobile. Maaari mong makita ang mga ito sa lahat ng mga uri ng mga lugar at maaari kang gumawa ng isa sa iyong sarili. Narito ang isang ginawa ko sa ilang mga materyales sa lab physics. Ito ay isang pisika na nakabitin sa mobile.

Rhett Allain

Ang susi sa paggawa ng isang mobile ay upang i-hang ang bawat piraso mula sa sentro ng masa para sa piraso. Kumuha ng isang matibay na bar (o stick) na may dalawang magkakaibang masa sa dulo. Dahil ang stick ay parehong nakatigil at di-umiikot, parehong ang kabuuang puwersa at ang kabuuang metalikang kuwintas ay dapat na zero. Narito ang isang diagram.

Rhett Allain

Pansinin na mas malaki ang mass sa kaliwa at may mas malaking puwersa ng gravitational na nakababa. Kung pinili ko ang punto upang kalkulahin ang metalikang kuwintas bilang ang lokasyon ng string na nakabigat, pagkatapos ay ang string na ito ay dapat na mas malapit sa masa na tulad na ito ay gumagawa ng parehong metalikang kuwintas bilang maliit na puwersa mula sa mass 2. Oh, at ang stick mismo ay may gravitational force na kumukuha sa sentro. Talaga, ang buong piraso ay maaaring ituring bilang isang punto lamang ng masa sa lokasyon ng string. Ngayon kapag nag-hang ko ito mula sa isa pang stick, ang lahat ng mga masa na ito ay tulad ng isang solong masa (tungkol sa parehong pagkalkula para sa susunod na stick). Maaari mong panatilihin ang pagdaragdag ng higit pa at higit pang mga layer hanggang sa maubusan ka ng mga bagay na idaragdag.

Balanse ang Mga Laruang Ibon

Hindi ako sigurado sa aktwal na pangalan ng laruan, ngunit tinawag ko itong isang pagbabantay na ibon. Ito ay karaniwang isang maliit na plastic bird na may pakpak nito. Kung ilagay mo ang tuka ng ibon sa ilang maliit na bagay, ito ay balanse. Ito ay nagbabalanse sa isang paraan na nakikita itong imposible, ngunit hindi imposible-ito ay pisika lang.

Ang pinakamahusay na paraan upang maintindihan ang balanseng ibon na ito ay ang bumuo ng isa sa iyong sarili. Hindi naman ito mahirap. Maaari mo itong gawin sa isang bit ng matigas na kawad at ilang maliit na timbang (ginagamit ko hex nuts). Ito ang hitsura nito.

Rhett Allain

Mukhang mas malamig sa totoong buhay. Ngunit paano ito gumagana? Ang masa ng kawad ay medyo mababa kumpara sa dalawang hex nuts. Gayundin, maaari mong yumuko ang kawad upang ang dalawang mani ay bahagyang mas mababa kaysa sa punto ng balanse. Ang resulta ay isang sentro ng masa para sa buong "ibon" na direkta sa ibaba ng punto kung saan ang wire ay hinawakan ang suporta. Ngayon kami ay may isang sitwasyon kung saan ang sentro ng masa ay mas mababa sa isang suporta. Sa halos kailanman kaso, ito ay gumagawa ng isang sobrang matatag na sitwasyon. Ito ay mahalagang katulad ng pagbitin ng masa mula sa isang string. Kung ang sentro ng masa ay gumagalaw nang sa gayon ay hindi na ito direkta sa ilalim ng suporta, ang bagay ay makikipag-usap lamang hanggang sa ito ay muli sa ilalim ng suporta. Mukhang cool din.

Hammer at isang Tagapamahala

Narito ang isa pang pagkakaiba-iba ng parehong bagay tulad ng balanseng ibon. Kumuha ng martilyo, tagapamahala, at isang string. Kung isasama mo ito sa isang partikular na paraan, maaari kang gumawa ng isang bagay na mukhang imposible. Narito ang resulta.

Rhett Allain

Sana dapat na malinaw na ang sentro ng masa para sa martilyo plus ruler ay direkta sa ibaba ng punto ng suporta. Ngunit bakit naka-konektado ang martilyo sa pinuno? Kung iniisip mo ang mga puwersa na kumikilos sa martilyo lamang, mayroong puwersa ng gravitational na bumababa, ang tali na nagtutulak at ang contact point sa pinuno na pinapatuloy. Sa isang diwa, ito ang eksaktong kaparehong sitwasyon na ang kaso ay may dalawang daliri na may hawak na lapis (tingnan sa itaas). Ngunit muli, mukhang sobrang cool.

Karamihan sa mga tao ay ginagawa ito kasama ang namumuno na nakaupo sa dulo ng isang mesa-ginamit ko ang suporta sa pamalo na ito upang makita mo kung ano ang nangyayari nang kaunti.

Isang Trick na Hanapin ang Center of Mass

Ipagpalagay na mayroon kang ilang irregularly hugis na bagay. Paano mo mahahanap ang sentro ng masa? Mayroong isang paraan na nagsasangkot na nakabitin ito mula sa iba't ibang mga punto. Magsimula tayo sa isang simpleng hugis ng karton na pinutol ko. Maaari ka ring gumawa ng isa-gumawa ka ng ilang ulok na hugis. Sunod hang ang hugis mula sa isang punto sa gilid ng hugis. Ang sentro ng masa ay kailangang direkta sa ibaba sa puntong ito. Siguro dapat mong gumuhit ng isang vertical na linya mula sa pabitin point diretso pababa. Ngayon hangin ito mula sa isa pang punto. Ulitin ito nang maraming beses hangga't gusto mo. Narito ang nakukuha ko.

Rhett Allain

Ang punto kung saan ang mga asul na linya ay dapat na maging sentro ng masa. Sa teknikal, kailangan mo lamang ng dalawang nakabitin na puntos ngunit ginawa ko ang tatlo para sa kasiyahan. Ngunit ito ba talaga ang sentro ng masa? Oo. Paano kung sinusuportahan ko ang bagay na ito mula sa isang maliit na lalagyan na inilagay sa lokasyon ng sentrong masa na ito. Kung talagang ito ang sentro ng masa, dapat itong balanse.

Rhett Allain

Tignan mo iyon. Gumagana ang physics.

Pagkahilig ng Trick ng Tao

Ngayon ay nakakakuha kami sa pinakamahusay na center-of-mass demo-ang video ni Kyrie Irving.

Ano ang nangyayari? Tila imposible, tama? OK, talagang imposible. Hindi ko alam kung ano talaga ang nangyayari ngunit dapat itong maging ilang uri ng lansihin. Kung ang isang tao ay sumusulong sa malayo na ito, ang sentro ng masa para sa tao ay makalipas ang suporta ng mga paa at ang tao ay mahuhulog. Hindi mahalaga kung gaano ka malakas o malakas ang iyong katawan, hindi ka maaaring ihinto ang pisika.

Kung gayon, paano niya hinihigop ang pagkabansot na ito? Ang isang paraan ay ang paggamit ng parehong lansihin na ginamit ni Michael Jackson sa video ng musika para sa Smooth Criminal. Sa video, ginawa ni Jackson ang cool lean move na ito na lumilitaw na labanan ang gravity. Siyempre hindi siya talagang impostor physics, gumamit siya ng pisika. Ang lansihin ay isang espesyal na sapatos na may isang maliit na clip sa sahig. Kapag nais niyang gawin ang magic lean, i-clip niya ang kanyang sapatos sa sahig at tumakas.

Paano pinahihintulutan ng clip-shoe clip ang isang tao upang masira ang "sentro ng masa sa mga paa" na panuntunan? Ang dahilan kung bakit ang sentro ng masa ay nasa pagitan ng mga paa ay iyon ang tanging paraan upang magkaroon ng isang net metalikang kuwintas ng zero-maliban kung hindi ito. May isa pang paraan upang makakuha ng zero metalikang kuwintas. Kung ang sahig ay maaaring bumagsak sa isa sa mga paa sa halip na itulak UP, maaari mong makuha ito upang gumana. Narito ang isang diagram ng lakas na maaaring makatulong.

Rhett Allain

Ang panlabas na paa ay dapat mahila pababa. Ito ang tanging paraan para magtrabaho ito. Karaniwan ang mga sahig ay hindi nakakaigting sa paa-maliban kung mayroong sobrang espesyal na salansanan sa sahig. Hindi ako sigurado na ang nangyari sa video na Kyrie na ito, ngunit ito ay isang mahusay na hula.


Higit pang mga Great WIRED Stories