كيف نُحقّق توازن ملعقة وشوكة طعام في نقطة ما في الهواء؟

سنقوم في هذه التجربة بتوصيل ملعقة وشوكة طعام معاً بشكل يُمَكّننا من موازنتها على سيخ خشبي في نقطة بينهما في الهواء، بشكل يبدو مفاجئاً وغير منطقي. 

 

المواد والأدوات

• ملعقة طعام كبيرة
• شوكة طعام (يستحسن استعمال شوكة غير مستخدمة لأن أسنانها قد تنطوي قليلاً خلال التجربة)
• سيخ خشبي (كالذي يستعمل لشيّ اللحم على الجمر)
• أداة قص يمكن بواسطتها قصّ السيخ الخشبي
• كأس
• قلم حبر أو قلم رصاص

مجرى التجربة

يمكنكم مشاهدة مجرى التجربة في المقطع التالي:

بالنسبة للأجسام ذات الأشكال المعقدة أو التي يكون انتشار مركز كتلتها مُركّبًا، فإن نقطة مركز ثقلها لا تكون في مركز الجسم (انظروا مثلاً إلى مركز ثقل القضيب الذي في طرفه رصاص ثقيل)، بل قد يكون خارج الجسم، كما نشاهد في التجربة. ذلك هو ما يحدث أيضاً في حالة الملعقة والشوكة. بسبب مقابضها الثقيلة واتصالها بعضها ببعضٍ بزاوية فإن مركز كتلتها هو فيما بينهما: في المركز، بين المقابض والأطراف، في الفراغ الذي بين الملعقة والشوكة. وكما يمكن مشاهدته في مقطع الفيديو، إذا قمنا بتوصيل سيخ خشبي يمر في مركز الكتلة تماماً، يمكننا أن نسند النظام عليه دون أن يتحرك هذا النظام إطلاقاً.

يمكن أن نشاهد في الدقيقة 1:42 خلال مقطع الفيديو الإمكانية الثانية لإسناد الأجسام بشكل ثابت: عندما لا ندعم مركز الكتلة بشكل مباشر، تسقط الملعقة والشوكة إلى أن يصل مركز الكتلة إلى النقطة المُعامدة تماماً تحت نقطة المتكأ، في هذه الحالة تكون تحت نقطة تلامس الملعقة والشوكة. عندها أيضاً يصل النظام إلى توازن ولا يتحرك.

مركز ثقل جسم الإنسان موجود في منطقة مركز البطن بجانب السُرّة. عندما نقف منتصبين، يعمل الدماغ دائماً على المحافظة على نقطة مركز الثقل لتكون عمودية تماماً فوق الرجلين (اللتين نتكئ عليهما) لكي لا نسقط على الأرض. شاهدوا أيضاً تجربة أخرى تتطرق إلى مركز كتلة الإنسان والتوازن.
 

من الجدير ذكره

حساب مركز الكتلة والمحافظة على موقعه عند تحميل طائرات نقل البضائع مهم جداً. في 29 أبريل سنة 2013 تحطمت طائرة لنقل البضائع تابعة لجيش الولايات المتحدة فوراً بعد إقلاعها لأنه كان على متنها حِملٌ ثقيل لم يتم توثيقه جيداً إلى مكانه المناسب في الطائرة. عند إقلاع الطائرة تزحلق الحِمل إلى مؤخرة الطائرة (منطقة ذيل الطائرة) فانتقل مركز ثقل الطائرة وأصبح قريباً من الذيل. فقدت الطائرة توازنها وانتصبت فاتجه الذيل إلى الأسفل واتجهت المقدمة إلى الأعلى بشكل معامد لسطح الأرض وفقدت الطائرة من سرعتها إلى أن تحطمت وقضى طاقمها السبعة نحبهم. يمكنكم هنا مشاهدة المقطع الذي يوثق حادثة تحطم الطائرة (احذروا - الصور قد لا تكون سهلة للمشاهدة).