Mengapa botol sampo kosong begitu mudah dijatuhkan? – Sains Terkini

Sangat mudah untuk menjatuhkan botol sampo ketika sudah hampir kosong. Ini adalah fenomena yang mudah diamati dan memicu rasa ingin tahu yang, menurut profesor fisika Universitas Lehigh Jerome Licini, menghasilkan wawasan tentang pusat massa dan dampak.

"Fisika itu cukup menarik dan mudah dipahami," kata Licini yang, bersama dengan jurusan fisika tahun pertama Allen Zijun Yuan, menulis sebuah makalah tentang fenomena yang baru-baru ini diterbitkan dalam The Physics Teacher. Di koran, mereka menemukan pusat massa botol sampo, mendiskusikan kestabilannya pada permukaan miring, dan menunjukkan sensitivitasnya terhadap dampak menggunakan eksperimen sederhana yang melibatkan bola tenis dan busur derajat.

Mereka menulis: "Sebuah objek yang ditempatkan pada permukaan miring dan dilepaskan akan terbalik jika posisi horizontal dari pusat massa terletak di luar garis geometris dari dasar objek. Ini berarti bahwa sebuah objek dengan pusat massa rendah akan stabil untuk sudut kemiringan yang lebih besar. Siswa sering terkejut melihat bahwa ketinggian pusat massa botol sampo adalah fungsi non-linier dari fraksi yang ditempati oleh isinya. Namun, hal ini dapat dilihat secara langsung dengan mengakui bahwa untuk botol plastik, massa isi cairan biasanya jauh lebih besar daripada massa botol.Ketika botol benar-benar penuh atau benar-benar kosong, pusat massa harus kira-kira di pusat geometris botol, tetapi pusat massa semakin tinggi secara signifikan di ketinggian untuk tingkat cairan kecil di antara kedua ekstrem itu. "

Yuan mengembangkan demonstrasi untuk menunjukkan efek dampak dan, ternyata, bahkan lebih ekstrem daripada hanya melihat dari sudut.

Video lima menit demonstrasi ini tersedia dapat dilihat sini. Eksperimen yang menggunakan bola tenis, busur derajat, dan botol sampo dengan tingkat kepenuhan yang bervariasi untuk menunjukkan efek benturan dimulai pada pukul 02:40.

Seperti yang dijelaskan oleh Licini dalam video, menggunakan sebotol penuh sampo: "Jadi, yang kita miliki di sini adalah bola tenis yang dipasang pada tali yang dapat menarik kembali ke sudut yang berbeda. Anda meletakkan busur derajat di sini untuk mengukur sudut peluncuran itu. Dan perhatikan apa yang terjadi karena ini berdampak pada botol sampo ini. Jadi, Anda dapat melihat bahwa untuk sudut sepuluh derajat, tidak ada yang terjadi. Untuk sudut 15 derajat, botol masih stabil. Dibutuhkan sudut sekitar 23 derajat untuk memberikan botol ini cukup energi rotasi atau momentum sudut, untuk menaikkan pusat massa di atas titik stabilitas, dan menumbangkan (botol). "

Melakukan percobaan dengan botol sampo yang penuh 30 persen, Licini mengatakan: "Ketika kami memiliki botol kami dengan pusat massa terendah sekitar diisi hingga 30 persen, sekali lagi itu masih cukup stabil. Pada lima derajat, itu memantul tanpa masalah. Pada sepuluh derajat, ada dampak tetapi tetap saja batu dan kemudian kembali ke stabilitas. Itu karena pusat massa rendah. Dibutuhkan sudut sekitar tiga belas derajat untuk akhirnya menjatuhkan botol itu. "

Kemudian, akhirnya, menggunakan botol sampo kosong, Licini menjelaskan: "Tapi botol kosong jauh lebih menyebalkan daripada semua itu. Karena massanya sangat ringan, itu berarti akan memiliki respons besar terhadap benturan. Dan, karena pusat massa sangat tinggi (di atas dasar), itu akan terguling dengan mudah. ​​Jadi, dalam hal ini, hanya dibutuhkan sudut sekitar tiga derajat untuk menjatuhkan botol itu. Jadi, jauh lebih tidak stabil daripada salah satu dari konfigurasi lain. "

"Kami membangun demonstrasi untuk menghasilkan dampak dari bob pendulum," tulis para penulis. "Sebuah bola tenis dengan massa 57,7 g membentur botol pada ketinggian 13,7 cm ternyata cocok dengan impedansi mekanik dan pusat perkusi. Tali diikat ke bola tenis sehingga bagian tengahnya akan bergerak dalam lengkungan jari-jari 37 cm, dan busur derajat dipasang untuk menentukan sudut pelepasan pendulum, dengan 0 ° menunjukkan titik tumbukan ketika tali vertikal … Sudut peluncuran yang diperlukan untuk tumbukan ke ujung botol dapat ditentukan hingga ± 0,5 ° dan kira-kira 20,5 ° untuk botol penuh, 12,0 ° untuk tingkat stabilitas maksimum, dan hanya 3,0 ° untuk botol yang benar-benar kosong Energi potensial awal bola tenis pada sudut-sudut ini diberikan oleh mgl (1? Cos (? )) dan menghasilkan nilai yang sesuai dari 13,2 mJ, 4,6 mJ, dan 0,3 mJ, menggambarkan penurunan drastis energi yang diperlukan untuk memberi tip pada botol kosong. "

Referensi:

Material disediakan oleh Universitas Lehigh. Asli ditulis oleh Lori Friedman. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.