Závažné těžiště
20. 2. 2008
Známý řecký vynálezce, matematik a fyzik Archimédes řekl: „Dejte mi dostatečně dlouhou páku a já pohnu světem.“ Před 22 staletími při práci o pákách dospěl k zavedení pojmu „těžiště“ – což je to takový bod, ve kterém má působení gravitační síly stejný účinek, jako působení na celé těleso. I nyní v roce 2008, když inženýři konstruují obrovské mrakodrapy nebo navrhují automobily Formule 1, zůstává těžiště základním parametrem. Michael ve svém experimentu tentokrát prozkoumá těžiště nejrůznějších předmětů, které běžně užíváme.
Michael: Moje domácí kuchyně se mi občas zdá těsná. A proto jsme se rozhodli rozšířit naši laboratoř na území celé České republiky. Teď jedeme do Stříbra v západních Čechách.
Michael: Viděli jste to? Takovou díru. Ještě že mám takový postřeh.
If I was going faster, I could turn a car over.
Kdybych jel rychleji, mohl bych to auto převrátit.
Totiž toto auto má těžiště velmi vysoko.
Proč jsme se vypravili právě do Stříbra? Tentokrát nás nepřilákala tradice zdejšího středověkého dobývání drahého kovu, ale místní gymnázium, kde dělají spoustu zajímavých pokusů.
Michael: Možná se vám to zdá divné, ale každý máme své těžiště. A každý má své těžiště trošku jinde. Třeba já mám tady.
prof. Soukupová: Já tady.
Veronika Šímová: Já tady.
Naďa Ziková, Bc.: Já tady.
Markéta Masopustová: Já tady.
Lukáš Kubinec: Já tady.
Michael: Ale jsou případy, kde naše těžiště je mimo tělo.
For example when high jumpers … be Flop, they move their body in such a way, that jumper is above, but his centre of mass does not.
Například když skokani do výšky skáčou Frosbyho flopem, jejich tělo se pohybuje tak, že skokan překoná laťku, ale jeho těžiště ne.
Veronika Šímová: Tady máme případ těžiště, které se stěhuje.
Michael: When a candle is stationary, its centre of mass is right here in the middle.
Když se svíčka nehýbá, její těžiště je tady uprostřed.
Veronika Šímová: A teď svíčku zapálíme. … Po zapálení začne vosk odkapávat dolů těžiště se stěhuje ze strany na stranu.
Pohyb těžiště odtud sem a odtud sem způsobuje tento houpavý pohyb.
Michael: The movement of the centre of mass here to there, here to there causes this swinging motion: nahoru, dolu …
Michael: Not all objects however have their centre of mass located in the mass of the body itself.
Ne všechny předměty však mají své těžiště v samotné hmotě tělesa.
Markéta Masopustová: Například u prstenu je těžiště tady uprostřed, kde nic není.
Michael: Many objects have their centre of mass in a very strange, unexpected place. Such as this object, I have here.
Mnohé předměty mají své těžiště ve velice podivném, nečekaném místě.
Markéta Masopustová: Tuhle soustavu není těžké složit. Máme jeden korkový špunt a zápalku, kterou umístíme dovnitř. A protože potřebujeme silného muže, Michael nám zasune dvě vidličky.
Michael: Jistě, Markéto, Tak dám jednu tady,…a další sem. A je to tam.
Michael: And if I set this on the edge of this glass vessel, it doesn’t fall at all. It balances there nicely, because its centre of mass, its těžiště, is somewhere inside this glass jar.
A když to umístím na okraj této skleněné nádoby, vůbec nespadne. Krásně to tu balancuje, protože jeho těžiště je někde uvnitř této skleněné sklenice.
Michael: Počkej, co děláš? To spadne, ne?
Markéta Masopustová: Nespadne. Sirka je velmi lehká, a proto i když shoří, tak se těžiště celé soustavy posune jen o velmi nepatrný kousek a těžiště zůstane stále uvnitř válce.
Michael: Co myslíte vy: Spadne? Nespadne? Shořelo a nespadlo to…
Michael: We find, that the plate …
Jé, Lukáši, já jsem to nechtěl. To byl hezký talíř.
Lukáš Kubinec: Michaele, víš, co jsi měl udělat? Vzít si talíř, čtyři vidličky a dva korky, které rozpůlíš na půl a přilepíš je vteřinovým lepidlem k talíři. Do nich nasadíš vidličky, a tím získáš, že se těžiště posune o dost níž.
Michael: No jo. A jde to …
Těžiště hraje důležitou roli v mnoha oblastech techniky. Významně ovlivňuje stabilitu vozidel – především při vyšších rychlostech. Špatně umístěné těžiště zhoršuje manévrovací schopnosti letadla při startu, za letu nebo při přistání.
Sedmdesát procent hvězd v naší Galaxii – Mléčné dráze – jsou dvojhvězdy nebo vícenásobné hvězdy. Ty obíhají kolem společného těžiště. Stejně jako některé z planetek mezi Marsem a Jupiterem. Také soustava Země – Slunce má společné těžiště. Vzhledem k ohromné hmotnosti Slunce toto společné těžiště leží uvnitř naší mateřské hvězdy.
Autor: Vladimír Kunz