Na sobotę coś lżejszego. Najlepiej coś z teorii ciążenia powszechnego, z grawitacji. Czyli lekko o środku ciężkości. Po angielsku to center of gravity, cg, albo si-dżi. Sprawa jest ważna. Kosmicznie ważna. Nie darmo NASA zrobiła podcast na ten temat z dwoma dżentelmenami, linijką i młotkiem. Kto ciekaw może obejrzeć, najpierw wykład teoretyczny – prosto z NASA, o tym jak ważne jest cg przy konstrukcji samolotów. Na końcu jest link do filmiku, w zamyśle humorystycznego, z dżentelmenami i środkiem ciężkości. NASA wyprodukowała także filmik mniej humorystyczny – mówiący o tym jak ważne jest właściwe umieszczenie środka ciężkości w samolocie. Powinien być przed przednimi skrzydłami, jednak nie za nbardzo do przodu i nie za bardzo do tyłu. Już lepiej mieć środek ciężkości bliżej dzioba, słabsze osiągi, ale lepsza stabilność, niż przesunięty ku tyłowi, osiągi może i lepsze, łatwiej startować, ale można nie wylądować: NASA video: centroid (centre of gravity) of aircraft
W praktyce NASA wyznacza położenie środka ciężkości tak jak to robią modelarze budujące zdalnie sterowane samolociki. Wypróbowana metoda:
Jak byłem mały to samolociki budowałem, owszem, ale nie z tych zdalnie sterowanych. Jak urosłem, dostałem w prezencie urodzinowym zdalnie sterowany samolocik i nawet helikopter. Obydwa rozbiłem w pierwszych trzech minutach. Helikopter dało się naprawić, ale nie mam już odwagi próbować jego stabilności. Inaczej jest z dronami, te są stabilniejsze, ale już za dużo chyba urosłem.
Natomiast nie jestem za duży na doświadczenia z grawitacją w ogródku, przy piwie. Idzie o środek ciężkości, ciało sztywne, oś obrotu, fale grawitacyjne, takie rzeczy.
Za przedmiot doświadczenia wybraliśmy z dawna upatrzone drzewo. Niespecjalnie piękne, rosnące na skraju spadu. Ostatnio spadały z niego grube gałęzie. Gotowe samo upaść nie wiadomo kiedy. Zaczęliśmy od przybliżonego wyznaczenia środka ciężkości. Metodą „na oko”.
Na moje oko cg powinien być w okolicach czerwonego kwadracika. Więc wystaje poza punkt podparcia, a punkt podparcia jest w pobliżu małego człowieczka-operatora piły, co go widać. Więc obiekt jest niestabilny. Oczywiście rzecz ma korzenie. Zamiast korzeni lepiej rozważać oś obrotu, tzw. piwot, wokół której obiekt zacznie się obracać gdy zacznie padać pod wpływem siły ciężkości.
Na wszelki wypadek, by pomóc prawom grawitacji i dynamiki ciała sztywnego, drzewo opasaliśmy liną, a linę naciągnęliśmy mini-koparką. Sprawdziliśmy kierunek wiatru – wiał w stronę koparki – dobrze.
Stosowalismy prawa dynamiki ciała sztywnego zdając sobie sprawę z tego, że drzewo ciałem sztywnym nie jest. W samej rzeczy każden porządny wykład dynamiki ciała sztywnego zaczyna się od uwagi, że ciał sztywnych nie ma. Każde jest trochę elastyczne, drga, co gorsza, żaden atom nie jest w bezruchu i być nie może. Nie istnieje to nie istnieje. Fizyka nie jest od tego żeby opisywać co istnieje, bo może w ogóle nic nie istnieje. Fizyka jest od tego, żeby nam pomagać w lepszym rozumieniu świata i skuteczniejszym realizowaniu naszych zamierzeń. Moim zamierzeniem było w tym przypadku zwalenia drzewa i obserwacja powstałych w wyniku tego zwalenia fal grawitacyjnych. Najpierw trzeba jednak drzewo zwalić i nie zostać samemu przywalonym. Wielu bowiem tak właśnie straciło życie.
Zaczęliśmy więc od nacinania klina, od tej strony w którą obiekt miał się zwalić.
Jak widać cięcia zaznaczyliśmy niebieską farbą. Mniej razi w oczy od czerwonej.
Po nacięciu klina zaczyna się cięcie po przeciwnej stronie, na stoku. Wykorzystujemy też metalowe kliny i młot, by drzewo przypadkiem nie zaczęło się przechylać w stronę odwrotną do tej chcianej.
Odzywa się trzask – to zapewne w przewidywaniu upadku. W fizyce nazywa się to „fala adwansowana”. Trzeba uciekać.
Obiekt kontynuuje upadek.
Nie jest to upadek całkiem swobodny, mamy do czynienia z ruchem prawie obrotowym wokół prawie stałej osi. Wydaje się, że cała ziemia się jakby przechyla, co nie powinno dziwić. Ziemia przyciąga drzewo, drzewo przyciąga Ziemię.
Możemy teraz obejrzeć piwota. Wyszło nieźle. Przy złym cięciu drzewo mogłoby uskoczyć do tyłu i efekt mógłby być inny zamierzonego.
Zajęty byłem pomaganiem i robieniem zdjęć. Zapomniałem uruchomić nasz detektor fal grawitacyjnych. Ciekawe czy pobliskie sejsmografy upadek zarejestrowały.
Na koniec cały team pracujący nad dzisiejszym projektem badawczym. Obiekt leży jak planowano. Co teraz? Osiąść na laurach? Czy iść za ciosem? Wykorzystać impet. Ciąć brzytwą Ockhama na kawałki.
W kolejnej notce zajmiemy się momentem bezwładności. Bo bez niego ani rusz.
