🥚 Γιατί ένα Βραστό Αυγό «Σηκώνεται» όταν Περιστρέφεται;

Υπάρχει ένα απλό πείραμα που μπορούμε να κάνουμε στην κουζίνα: περιστρέφουμε γρήγορα πάνω σε ένα τραπέζι ένα σφιχτό βραστό αυγό.

Αν η περιστροφή είναι αρκετά γρήγορη, συμβαίνει κάτι παράξενο. Το αυγό, ενώ αρχικά περιστρέφεται σχεδόν ξαπλωμένο, αρχίζει να σηκώνεται και μπορεί να καταλήξει να περιστρέφεται σχεδόν κατακόρυφα, πάνω στο ένα άκρο του.

Ένα ωμό αυγό, αντίθετα, δεν παρουσιάζει την ίδια συμπεριφορά. Η διαφορά αυτή αποτελεί και έναν γνωστό πρακτικό τρόπο να ξεχωρίσουμε ένα ωμό από ένα βραστό αυγό.

🤔 Αλλά εδώ υπάρχει ένα παράδοξο.

Καθώς το βραστό αυγό σηκώνεται, ανεβαίνει και το κέντρο μάζας του.

Από πού προέρχεται η ενέργεια που απαιτείται για να ανέβει;

Η εξήγηση ήρθε το 2002

Το 2002 οι H. Keith Moffatt του University of Cambridge και Yutaka Shimomura του Keio University δημοσίευσαν στο Nature την εργασία Spinning eggs — a paradox resolved, δίνοντας μια μαθηματική περιγραφή του φαινομένου.

Το κλειδί βρίσκεται στην επαφή του αυγού με το τραπέζι. Το περιστρεφόμενο αυγό ολισθαίνει ελαφρά πάνω στην επιφάνεια και έτσι αναπτύσσεται δύναμη τριβής.

Η τριβή αυτή μεταβάλλει σταδιακά τον τρόπο με τον οποίο περιστρέφεται το αυγό. Η οριζόντια κατάσταση γίνεται ασταθής και ο άξονας συμμετρίας του αρχίζει να ανυψώνεται.

Κατά τη διαδικασία, μέρος της κινητικής ενέργειας της περιστροφής μετατρέπεται σε βαρυτική δυναμική ενέργεια, καθώς ανεβαίνει το κέντρο μάζας του αυγού.

Φυσικά η τριβή ταυτόχρονα διασκορπίζει ενέργεια ως θερμότητα. Το εντυπωσιακό είναι ότι, παρ' όλη αυτή την απώλεια, η δυναμική του στερεού αυγού επιτρέπει στο κέντρο μάζας του να ανέβει.

Και γιατί δεν σηκώνεται το ωμό αυγό;

Εδώ βρίσκεται η μεγάλη διαφορά.

Στο βραστό αυγό το εσωτερικό έχει στερεοποιηθεί και το αυγό συμπεριφέρεται σε καλή προσέγγιση σαν ενιαίο στερεό σώμα.

Στο ωμό αυγό, όμως, το κέλυφος αρχίζει να περιστρέφεται ενώ το υγρό εσωτερικό δεν ακολουθεί αμέσως την ίδια κίνηση. Η σχετική κίνηση του υγρού προκαλεί πρόσθετη απώλεια ενέργειας και αποδυναμώνει τη δυναμική που θα μπορούσε να κάνει το αυγό να σηκωθεί.

🥚 Ένα μικρό πείραμα Φυσικής στην κουζίνα

Περιστρέψτε με τον ίδιο τρόπο ένα ωμό και ένα σφιχτό βραστό αυγό.

Το βραστό περιστρέφεται πολύ πιο σταθερά και, αν αποκτήσει αρκετή ταχύτητα, μπορεί να αρχίσει να σηκώνεται προς το ένα άκρο του.

Το ωμό συνήθως ταλαντεύεται και χάνει γρηγορότερα την περιστροφή του.

Ένα τόσο καθημερινό αντικείμενο κρύβει λοιπόν ένα αρκετά λεπτό πρόβλημα κλασικής μηχανικής: περιστροφή, τριβή, μετάπτωση, ευστάθεια και μετατροπή ενέργειας συνεργάζονται ώστε ένα απλό αυγό να κάνει κάτι που, με την πρώτη ματιά, φαίνεται να αψηφά τη βαρύτητα.

Πηγές: Nature – Spinning eggs: a paradox resolved  ·  University of Cambridge – Cracked it!

📚

Έρχεται το πολλαπλό βιβλίο ΝΕΟ — βρες όλες τις επιλογές εδώΠολλαπλό βιβλίο ΝΕΟ — 437 βιβλία σε PDF

PDF & Ψηφιακά Μαθησιακά Αντικείμενα — χωρίς εγγραφή • Portify

📚 437 βιβλία🎬 22.000+ Ψηφιακά Μαθησιακά Αντικείμενα

Δες τα βιβλία →