برخیزید

دیدکلی

پدیده‌هایی که همه روزه در اطراف ما اتفاق می‌افتد، ممکن است برای ما تکراری شده باشد که به آنها عادت کرده باشیم. اگر کسی در مورد آنها از ما سوال کند ممکن است تعجب کنیم و پاسخی برای او نداشته باشیم. مثلا ممکن است کسی سوال کند، برای بلند شدن از روی صندلی چه فرآیندهایی لازم است و چرا این تحولات باید صورت گیرد. گاهی هم پیرامون خود مسائلی را مشاهده می‌کنیم که واقعا سوال برانگیز است. مثلا این که چرا برج کج پیزا نمی‌افتد؟ به نظر شما آیا این دو سوال می‌توانند ارتباطی با هم داشته باشند؟


یک آزمایش

روی یک صندلی بنشینید. بطوری که بالاتنه‌تان را قائم نگه دارید و ساق پاهایتان کاملا بر زمین عمود باشد. حال سعی کنید بدون این که تغییری در این وضعیت ایجاد کنید، برخیزید. خواهید دید که نمی‌توانید. شما مجبورید برای بلند شدن از صندلی پاهایتان را به عقب (کمی‌ زیر صندلی) و بدنتان را قدری به جلو خم کنید. اما واقعا چرا این فرآیندها برای برخواستن از صندلی لازم است؟


شرایط تعادل

برای این که یک جسم در حال تعادل باشد، باید برآیند نیروهای وارد بر آن و همین طور برآیند گشتاورهای وارد بر آن حول تکیه گاه صفر باشد. یک میله همگن (میله‌ای که چگالی همه نقاط آن یکسان است) را در نظر بگیرید. اگر نقطه وسط این میله را روی یک تکیه گاه قرار دهید، میله در حالت تعادل باقی می‌ماند. اما اگر نقطه دیگری بجز نقطه وسط میله روی تکیه گاه قرار گیرد، مسلما جسم به یک طرف می‌افتد.

در حالت اول تعادل برقرار است، چون برآیند نیروها (یعنی نیروی وزن میله و نیروی عمودی سطح ناشی از اتکا میله به تکیه گاه) و همچنین برآیند گشتاورها حول تکیه گاه صفر است. ولی در حالت دوم تعادل برقرار نیست. چون برآیند گشتاورهای وارد بر میله حول تکیه گاه صفر نیست (چون مرکز جرم روی تکیه گاه قرار ندارد، پس وزن یک طرف با طرف دیگر میله و همچنین بازوی گشتاور آنها یکسان نیست.

بطوری که قسمتی که وزن بیشتری دارد، بازوی گشتاور بزرگتری هم دارد). پس برای آنکه این میله در حالت تعادل باقی بماند مرکز جرم روی تکیه گاه قرار می‌گیرد. اما گاهی ممکن است تعادل برقرار باشد، اما مرکز جرم روی تکیه گاه قرار نداشته باشد. مثل یک بند باز که روی یک طناب نازک راه می‌رود و یک چوب در دست دارد، به طناب تکیه دارد. او همواره بوسیله آن قطعات چوب سعی دارد، تعادل خود را حفظ کند. بطوری که از مرکز جرم تکیه گاه او یک خط قائم رد شود.


حقیقت چیست؟

مرکز جرم آدمی‌ که نشسته است، در داخل بدن نزدیک ستون فقرات در حدود 20 سانتیمتر بالاتر از ناف قرار دارد. وقتی نشسته‌اید، مرکز جرم بدن شما می‌تواند در امتداد یکی از خطوط قائمی ‌که از سطح اتکا شما (صندلی) می‌گذرد، قرار گیرد. به همین جهت شما در حال تعادل هستید. حال اگر بخواهید بایستید، باید تکیه گاه را به کف پاهایتان منتقل کنید. برای این که تعادل مجددا برقرار شود باید مرکز جرم در امتداد یکی از خطوطی که عمود بر سطح اتکا (کف پاها) دست ، قرار گیرد.

پس ناچار باید بدنتان را کمی‌ به جلو و پاهایتان را کمی ‌به عقب حرکت دهید. مجددا زمانی که می‌ایستید مرکز جرم در امتداد یکی از خطوطی که عمود بر کف پاهایتان است، قرار ‌گیرد و شما مجددا در حال تعادل قرار ‌گیرید. زمانی که شما باری را بر روی سر خود می‌گذارید، مجبورید کاملا سر و بالاتنه را صاف نگه دارید. زیرا بر اثر قرار دادن بار ، مرکز جرم بدن و بار به محلی بالاتر از مرکز جرم بدن می‌رود و کوچکترین تمایل بدن خطر آن را دارد که مرکز جرم در امتداد یکی از خطوط عمود بر کف پا (تکیه گاه) قرار نگیرد.

در آن وقت تعادل بدن به هم می‌خورد. دریانوردان پسر هم طرز راه رفتن عجیبی دارند. زیرا آنها تمام عمرشان را در کشتی گذرانده و با کشتی تلو تلو خورده‌اند و برای این که تعادلشان در هر زمان برقرار باشد، مجبور بوده‌اند که چنان گام بردارند که همواره مرکز جرم بدنشان در امتداد یکی از خطوطی که قائم بر کف پا است، قرار گیرد و در نتیجه بتوانند تعادل خود را روی عرشه کشتی که دائما تکان می‌خورد، حفظ کنند.


چرا برج کج پیزا نمی‌افتد؟

تعادل برج کج پیزا هم دلیل مشابهی دارد. برج کج پیزا نمی‌افتد، چون مرکز جرم آن در امتداد یکی از خطوطی که عمود بر سطح اتکا برج است، قرار می‌گیرد (البته دلیل درجه دوم آن است که پایه‌های آن در زمین فرو رفته است).