Pourquoi est-il plus facile de manipuler une tasse à l'envers sur le bout des doigts?
Si j'essaie de manipuler un gobelet ou une tasse sur le bout de mon doigt (comme indiqué sur la figure), c'est assez difficile à faire (et la tasse tombe le plus souvent).
Et quand j'ai fait la même expérience mais cette fois la tasse est à l'envers (comme le montre la fig), elle était assez stable et je pouvais la gérer facilement.
Dans les deux cas, la force normale ainsi que le poids de cette tasse sont les mêmes mais dans le premier cas elle tombe et dans l'autre elle est stable.
Je suppose qu'il tombe à cause d'un couple, mais pourquoi n'y a-t-il pas de couple lorsqu'il est à l'envers.
Quelle est la raison derrière cela?
Réponses
Jetez un œil à cette image d'une tasse légèrement déséquilibrée:
Dans le cas (A), le couple généré est dirigé hors de votre axe de référence et dans le cas (B) - vers votre axe de référence. Donc, dans le cas A), vous devez compenser le mouvement de déséquilibre avec votre contre-mouvement de doigt. Mais dans le cas B), le couple vous assiste et effectue l'équilibrage par vous-même, de sorte que vous avez besoin de minuscules efforts supplémentaires.
Peut-être parce que lorsque la coupe est dans le bon sens, son centre de masse est au-dessus de la pointe de votre doigt, ce qui signifie que lorsque votre doigt essaie d'équilibrer la coupe, tout petit mouvement générera un couple autour de cette composition, ce qui rendra l'équilibre plus difficile.
Lorsque la coupe est à l'envers, vous avez votre doigt sur ou en passant par le com et ainsi tout petit mouvement de votre doigt ne générera pas de couple sur le com, ce qui rend l'équilibre beaucoup plus facile.
Image courtoisie de google.
Je ne pouvais pas gérer une meilleure image que celle-ci.
EXPLICATION
En effet, lorsque la tasse que vous tenez normalement sur un doigt est en équilibre instable et que de légers écarts par rapport à la ligne verticale peuvent la faire tomber. Mais il peut y avoir un cas où vous pouvez gérer cela comme un seul doigt. En raison du centre de masse de la tasse au-dessus d'une hauteur décente (même une légère déviation entraîne sa chute.
C'est pourquoi vous devez utiliser vos autres doigts pour le gérer pour être en équilibre.
Vous avez peut-être fait la tâche d'équilibrer le livre sur un doigt et de le faire tourner ou simplement de l'équilibrer.
Cette tâche n'est-elle pas plus facile?
Il vous suffit de trouver le point d'équilibre et tada!
C'est plus facile car la hauteur du centre de gravité au-dessus de votre point de contact est très petite. Il est ainsi plus facile de le garder droit ( douce intution sans utiliser le nom de couple ) (et n'oubliez pas le frottement là-bas)
Un autre scénario
Lorsque la tasse est à l'envers.
Ensuite, de petits écarts au lieu de vous opposer vous aident à ramener la coupe droite (ce qui facilite votre tâche)
Le Dr jh a expliqué en prenant le couple sur le centre de gravité mais cela pourrait être mieux expliqué si on le prenait sur le point de contact de votre doigt et de la cupule.
Lorsque la coupelle est verticale, la gravité fournit un couple par une force agissant sur son centre de masse qui est au-dessus de votre doigt. De petites perturbations provoqueront une rotation autour du point de contact et il s'éloignera de sa position d'origine. C'est un équilibre instable et c'est un peu comme équilibrer un crayon sur le bout des doigts.
Lorsqu'il est à l'envers, c'est un équilibre stable et toute perturbation serait rétablie à sa position d'origine à l'aide de la gravité. Un peu comme un pendule.
Pensez à la position du centre de gravité de la tasse.
En supposant qu'il ne s'agisse pas d'un fond étrangement lourd ou de murs fragiles, le mur placera ce centre de masse au milieu de l' intérieur creux de la tasse.
Votre doigt agit maintenant comme un point d'appui. Ainsi, le centre de masse et le bout de votre doigt, en effet, forment un pendule très étrange, le centre de masse étant le bob, et votre doigt pointe l'ancre.
Maintenant, un pendule est-il plus stable et plus facile à contrôler lorsqu'il pointe vers le bas ou lorsqu'il pointe vers le haut? Dans quelle direction ce «pendule» pointe-t-il (tracez une flèche du bout de votre doigt vers le centre de gravité)?
Pensez-y comme ceci: le centre de gravité de la tasse veut être aussi bas que possible, non? Considérez votre doigt comme un point d'appui. Ainsi, lorsque la tasse est au-dessus de votre doigt, le centre de masse l'est aussi, la moindre inclinaison permet à la tasse de tourner de sorte que le centre de masse tombe. Lorsque la tasse est dans l'autre sens, le centre de gravité se trouve sous le bout de votre doigt. Même une grande inclinaison retournera à l'équilibre sans tomber, car elle reviendra à la normale.
Question apparemment simple qui en apprend beaucoup sur les contraintes.
Je pense que le résumé en une phrase le plus simple est que des configurations initiales «différentes» dictent le type final d'équilibre qui est atteint avec le passage du temps.
Comme dans, la première configuration implique que votre doigt le capuchon soit équilibré sur le bout de votre doigt, maintenant à moins que vous n'ayez des doigts larges, il sera très difficile de garder la force que vous appliquez au centre. S'il y a une certaine imprécision à partir du centre, la gravité se tordra et fera basculer l'objet pour tomber dans l'état le moins énergétique où il se trouvera au sol.
Pour réussir l'équilibre, vous devez positionner vos doigts de manière à ce que le couple total généré par chaque doigt soit nul. C'est un problème similaire à celui de savoir où garder les «pieds» d'une table pour que la structure soit solide.
Dans la deuxième configuration, votre doigt est un peu enfoncé et il crée une force opposée pour contrer cette déformation, cela contrecarre la gravité. Pensez à mettre un poids sur un trampoline, une fois qu'il appuie, il exerce une force opposée pour que l'objet rebondisse vers l'extérieur.