Το καρούλι, το χαρτί υγείας και η Στατική Τριβή

Για να διαβάσετε το άρθρο αυτό καλό θα είναι να είστε εξοικειωμένοι με τη Μηχανική Στερεού Σώματος που διδάσκεται στην Φυσική κατεύθυνσης της Γ' Λυκείου και ιδιαίτερα με την Στατική Τριβή. (Η Στατική Τριβή παρουσιάζεται αναλυτικά και στο άρθρο "Τα πάντα όλα για την Στατική Τριβή"). Αλλά και να μην είστε εξοικειωμένοι, συνεχίστε την ανάγνωση. Θα εκπλαγείτε!

Το ερώτημα είναι: πως θα κυλίσει ένα κυλινδρικό σώμα, αν θα του εφαρμόσουμε μια δύναμη F, η οποία σχηματίζει γωνία θ με το οριζόντιο επίπεδο και είναι κάθετη σε ένα σημείο μιας ακτίνας του; Π.χ. πως θα κινηθεί ένα ρολό χαρτί υγείας αν το τραβήξουμε όπως στη φωτογραφία και στο σχήμα:

Προσπαθείστε να μαντέψετε και δείτε την απάντηση στο video που ακολουθεί (από ένα απλό πειραματάκι που κάναμε στο σχολείο μας):

Ας επαναλάβουμε την ίδια ερώτηση, μόνο που τώρα αναφερόμαστε σε ένα καρούλι που έχει τυλιγμένο λεπτό νήμα (δεν φαίνεται πολύ καλά στη φωτογραφία και στα video γιατί είναι πολύ λεπτό).

Προσπαθείστε και πάλι να μαντέψετε και δείτε την απάντηση στο video, από ένα δεύτερο πειραματάκι, που ακολουθεί:

 Απ' ότι φαίνεται η απάντηση είναι η ίδια και στις δύο περιπτώσεις. Ας το ξαναδούμε για επιβεβαίωση σε ένα τρίτο πειραματάκι:

 Ωχ!!! Τι έγινε τώρα;

Στα δύο πρώτα video τόσο το χαρτί υγείας όσο και το καρούλι κύλισαν χωρίς ολίσθηση προς τα εμπρός και το χαρτί και το νήμα ξετυλίγονταν, ενώ στο τρίτο video το καρούλι κύλισε προς τα πίσω και το νήμα τυλίγονταν στο καρούλι! (Σας διαβεβαιώνω πως δεν είναι προϊόν μοντάζ, ούτε  παιζει σε reverse mode το video).

• Πότε ο κύλινδρος κυλά προς τα εμπρός και πότε προς τα πίσω;
• Ποιά (ή ποιές) παράμετρος το καθορίζει;
• Ποιός είναι ο ρόλος της στατικής τριβής;
• Πόσο είναι το μέτρο της και ποιά η φορά της σε συνάρτηση με τα άλλα χαρακτηριστικά του συστήματος;
• Μπορούμε με τον ίδιο τρόπο να τυλίξουμε το χαρτί υγείας; Δηλαδή να το τραβάμε και αυτό να έρχεται προς εμάς ενώ ταυτόχρονα τυλίγεται; (Αυτό θα ήταν πολύ βολικό στις περιπτώσεις που μας πέφτει το ρολό, κυλά, ξετυλίγεται το χαρτί και πρέπει να το τυλίξουμε πάλι πίσω!)

 Προτιμήστε εμφάνιση ful screen (κλικ στο εικονίδιο κάτω δεξιά γωνία παρουσίασης) .