Snúningspallur

Hvað eiga skautadansarar og handlaugar sameiginlegt? Jú, hvort tveggja er gott dæmi um varðveislu hverfiþungans!

Þegar staðið er uppi á snúningspallinum með hendurnar úti (og sér í lagi ef haldið er á handlóðunum) og snúið rólega fara hendurnar á ákveðnum hraða eftir stórum hing. Ef hendurnar eru dregnar inn að líkamanum minnkar hringurinn, en hendurnar (og lóðin) hafa enga ástæðu til að hægja á sér heldur leitast við að viðhalda sama hraða. Þetta veldur því að snúningshraðinn eykst.

Vissulega leitast líkaminn sem ekki færist nær eða fjær snúningsásnum eftir því að viðhalda upphaflegum snúningshraða, svo lokasnúningshraðinn verður vegið meðaltal af líkamanum og höndunum. Þess vegna hefur það einmitt áhrif að halda á lóðunum; því meiri vigt sem dregin er inn að miðju miðað við vigtina sem færist ekki til, því meir eykst snúningshraðinn.

Þetta fyrirbæri er nefnt varðveisla hverfiþungans. Hverfitregða er gefin sem margfeldi skriðþunga (sem sjálfur er margfeldi massa og hraða) og fjarlægðar frá snúningsási. Það er eitt náttúrulögmálanna að heildarhverfiþungi einangraðs kerfis varðveitist. Það þýðir að þessi heildarhverfiþungi breytist ekki nema eitthvað utanaðkomandi komi til (og þá varðveitist heildarhverfiþungi kerfisins og þessa utanaðkomandi). Svo ef við helmingum fjarlægðina frá snúningsás, þá tvöfaldast hraðinn. Og ef við minnkum hana um fjórfalt, þá fjórfaldast hraðinn.

Skautadansarar og handlaugar

Þetta nýta skautadansarar sér þegar þau snúa sér á ísnum. Dansarinn leggur af stað í snúninginn með hendur og annan fót rétt út, og dregur svo limina inn að miðju. Heildarhverfiþungi skautadansarans varðveitist svo þegar fjarlægð að miðju snúningsins minnkar, eykst hraðinn.

Það sama má svo sjá í handlaug (vaski) eða hverju því kari sem vatn rennur niður úr um niðurfall. Vatn hefur afar litla seigju (öfugt við t.a.m. olíu eða hunang) og ef hrært er í því lifa iðurnar afar lengi. Þetta sést t.a.m. vel í kaffi- eða kakóbolla þar sem iðurnar mynda lengi fallega sveipa. Hreint vatn er hins vegar gegnsætt svo við sjáum lítið þótt hreyfing vatnsins endist lengi.

Þessi hreyfing gefur vatninu ákveðinn heildarhverfiþunga utan um niðurfallið. Þegar vatninu er svo hleypt niður úr niðurfallinu flæðir vatn sem er lengra frá, inn að því, og þar sem heildarhverfiþunginn varðveitist, eykst hraðinn svo við fáum hvirfil.