פחית עומדת על הצד

נראה איך מים מאפשרים לנו לגרום לפחית לעמוד על שולחן בצורה שנראית 'בלתי אפשרית'.

ציוד

• פחית שתייה ריקה (יש להשתמש בפחית רחבה ונמוכה, הניסוי לא יעבוד עם פחית צרה וגבוהה)
• מים

מהלך הניסוי

את מהלך הניסוי אפשר לראות בסרטון:

הסבר

מי שינסה להעמיד פחית באלכסון, מלאה לגמרי או ריקה לגמרי, בלי לדעת את ה'טריק' שהצגנו בניסוי, יגלה שמדובר במשימה בלתי אפשרית: בכל פעם שהוא יטה את הפחית ויעזוב – היא תיפול.

הסיבה לכך היא מרכז המסה, שקובע, בין היתר, אם חפצים שאנו מניחים יהיו יציבים או לא.

מרכז המסה, או מרכז כובד, הוא נקודה שאפשר למצוא עבור גופים וצורות, המייצגת מבחינה פיזיקלית את מיקום כל המסה של הגוף, כאילו שהמסה לא באמת מפוזרת בכל נפחו אלא מרוכזת בנקודה יחידה. את הרעיון של מרכז מסה העלה לראשונה המדען היווני ארכימדס לפני כ-2,300 שנה. כמו עוד תגליות והמצאות רבות אחרות של ארכימדס, למרכז הכובד יש שימושים רבים מאוד בפיזיקה ובהנדסה גם כיום.

בחישובים פיזיקליים נהוג בדרך כלל להתעלם מנפחם של גופים ולהתייחס אל כל המסה כנקודה הנמצאת במרכז הכובד של הגוף. בגופים פשוטים וסימטריים, נקודת מרכז המסה נמצאת במרכז: מרכז הכובד של ריבוע שטוח הוא מפגש האלכסונים שלו; במשולש שטוח – נקודת המפגש של שלושת התיכונים; במוט ישר כמו סרגל – נקודת האמצע; במעגל ובכדור: הנקודה שבמרכז. 

קיימות שתי דרכים עיקריות לשמור על גוף יציב, כלומר לאפשר לו להתאזן במקום אחד בלי ליפול או לזוז. האחת היא להשעין את נקודת מרכז המסה של הגוף על משהו במגע ישיר, אם ניקח ריבוע קרטון שטוח נוכל לאזן אותו על קצה האצבע, אם הוא יונח כך שהאצבע בדיוק מתחת למרכז הריבוע, שהוא מרכז המסה. האפשרות השנייה, נוגעת לגופים שבהם מרכז המסה נמצא בעומק הנפח שלהם, ואי אפשר לגעת בו ישירות כמו בקרטון שטוח, היא להשעין את הגוף על נקודה או 'בסיס' שנמצא בקו ישר מאונך לקרקע בדיוק מעל למרכז המסה או מתחתיו.

רק כשמרכז המסה של גוף נמצא במאונך מעל נקודת משען, הגוף לא יפול – לכן גלילים א' וב' יישארו יציבים ואילו גליל ג' ייפול | איורים: אבי סאייג