หากต้องการดูฟิสิกส์ที่ใช้งานได้ในชีวิตประจำวันไม่มองไกลไปกว่าการเล่นสเก็ตลีลา
และในขณะที่ผู้ชายตีน้ำแข็งเพื่อแสดงสปินและการรวมกันของพวกเขาในวันอังคารในโอลิมปิกฤดูหนาวนี่เป็นโอกาสที่สมบูรณ์แบบในการดูตัวอย่างของแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐานเช่นแรงเสียดทานโมเมนตัมและกฎของปฏิกิริยาที่เท่าเทียมกันและตรงกันข้าม
การเสียดสี
ในระดับหนึ่งความแตกต่างระหว่างการเต้นรำบนพื้นและสเก็ตบนน้ำแข็งคือการขาดการเสียดสี- น้ำแข็งเรียบให้ความต้านทานต่อวัตถุน้อยมากเช่นรองเท้าสเก็ตน้ำแข็งถูกลากข้ามพื้นผิว เมื่อเทียบกับการพูดพื้นไม้น้ำแข็งมีแรงเสียดทานน้อยกว่ามาก
แล้วแรงเสียดทานคืออะไร? มันเป็นพลังที่ต่อต้านเมื่อวัตถุสองตัวเลื่อนเข้าหากันกระจายพลังงานของการเคลื่อนไหว แรงเสียดทานเกิดขึ้นเนื่องจากโมเลกุลบนพื้นผิวทั้งสองผูกพันกันและต้านทานเมื่อพื้นผิวพยายามที่จะย้ายออกไปและทำลายพันธะ ยิ่งมีบางสิ่งที่ขรุขระและขรุขระมากขึ้นเท่าใดโมเลกุลของมันก็จะยิ่งสัมผัสกับโมเลกุลบนพื้นผิวที่สัมผัสได้ง่ายขึ้นและแรงเสียดทานที่มากขึ้น
แรงเสียดทานระดับต่ำทั่วไปบนน้ำแข็งช่วยให้นักสเก็ตสามารถร่อนไปตามพื้นผิวได้อย่างราบรื่นโดยไม่ต้องเสียดสีการเคลื่อนไหวทันทีที่เริ่ม
โปรดจำไว้ว่ากฎข้อแรกของการเคลื่อนไหวของไอแซคนิวตัน - วัตถุในการเคลื่อนไหวมีแนวโน้มที่จะอยู่ในการเคลื่อนไหวเว้นแต่จะกระทำโดยกองกำลัง? แนวคิดนี้เป็นที่รู้จักกันในนามความเฉื่อยและเป็นเหตุผลว่าทำไมสเก็ตน้ำแข็งซึ่งการเคลื่อนไหวของเขาไม่ได้ถูกกระทำโดยแรงที่มีพลังมากพอที่จะเกิดแรงเสียดทานมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนไหวเว้นแต่ว่าพวกเขาจะใช้กำลังเพื่อหยุดยั้งตัวเอง
ในเวลาเดียวกันหากไม่มีแรงเสียดทานเลยบนน้ำแข็งการเล่นสเก็ตจะเป็นไปไม่ได้เพราะมันเป็นแรงเสียดทานระหว่างการเล่นสเก็ตและน้ำแข็งเมื่อนักสเก็ตผลักออกซึ่งเริ่มต้นการเคลื่อนไหวเริ่มต้นด้วย และแรงเสียดทานก็เป็นสิ่งที่ช่วยให้นักสเก็ตหยุดได้
แรงผลักดัน
โมเมนตัมซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะใช้กำลังมากแค่ไหนในการหยุดวัตถุที่เคลื่อนไหว โดยพื้นฐานแล้วสิ่งที่หนักกว่านั้นก็ยิ่งเร็วเท่าไหร่ก็ยิ่งมีแรงผลักดันมากขึ้นและยิ่งยากขึ้นเท่านั้นที่จะชะลอตัวลง
โมเมนตัมเชิงมุมใช้กับร่างกายที่หมุนรอบวัตถุคงที่ ปริมาณของโมเมนตัมเชิงมุมพูดว่านักสเก็ตหมุนได้ขึ้นอยู่กับความเร็วของการหมุนและน้ำหนักและการกระจายของมวลรอบ ๆ ศูนย์กลาง ดังนั้นสำหรับนักสเก็ตสองคนของมวลเดียวกันที่หมุนด้วยความเร็วเท่ากันคนที่มีมวลขยายมากขึ้นในอวกาศจะมีโมเมนตัมเชิงมุมมากขึ้น
กฎพื้นฐานของฟิสิกส์ถือว่าโมเมนตัมนั้นได้รับการอนุรักษ์ไว้เสมอซึ่งหมายความว่าหากบางแรงออกไปข้างนอกเข้าสู่ระบบโมเมนตัมทั้งหมดของมันจะต้องคงที่
กฎของฟิสิกส์นี้อธิบายว่าทำไมเมื่อนักสเก็ตร่างดึงแขนของเธอเมื่อทำการเลี้ยวเธอหมุนได้เร็วขึ้น ด้วยแขนที่ยื่นออกมามวลของเธอจะถูกกระจายไปทั่วพื้นที่ที่มากขึ้น เมื่อเธอดึงแขนเข้ามาข้างในการกระจายนั้นจะลดลงดังนั้นความเร็วของเธอจะต้องหยิบขึ้นมาเพื่อต่อต้านความแตกต่างนี้และรักษาโมเมนตัมทั้งหมดของเธอไว้
กฎข้อที่สามของนิวตัน
หนึ่งในหลักการที่รู้จักกันดีที่สุดของฟิสิกส์ - สำหรับทุกการกระทำมีปฏิกิริยาที่เท่าเทียมกันและตรงกันข้าม - ถูกค้นพบครั้งแรกโดย Isaac Newton
และเป็นความคิดนี้ที่ช่วยให้นักสเก็ตเคลื่อนที่ข้ามน้ำแข็ง เมื่อพวกเขาผลักดันออกจากน้ำแข็งหรือ "โรคหลอดเลือดสมอง" ด้วยรองเท้าสเก็ตของพวกเขาพวกเขากำลังใช้แรงลงและกลับไปที่พื้น พื้นดินเพียงแค่ผลักกลับด้านขวาส่งแรงไปข้างหน้าและขึ้นไปที่ขับเคลื่อนนักสเก็ตเข้าสู่ร่อนหรือกระโดดขึ้นอยู่กับรายละเอียดของแรงที่พวกเขาใช้
เนื่องจากการกดไปข้างหน้าถูกต่อต้านโดยแรงเสียดทานเล็กน้อยของน้ำแข็งนักสเก็ตจึงสามารถร่อนได้อย่างง่ายดาย
- แบบทดสอบ: ทดสอบความรู้โอลิมปิกของคุณ
- ต้นกำเนิดของการเล่นสเก็ตน้ำแข็งอายุ 5,000 ปี
- การแข่งขันกีฬาโอลิมปิกเปลี่ยนโลกอย่างไร
