Fizyka na huśtawce

Japońscy fizycy potwierdzili skuteczność sposobu huśtania się, jaki dzieci stosują instynktownie – informuje pismo „Physical Review E”.

To, czy wychylenie huśtawki na placu zabaw będzie się powiększało z czasem, zależy od tego, jak osoba na niej siedząca porusza się w stosunku do huśtawki – wiele dzieci wydaje się rozumieć to intuicyjnie.

Teraz japońscy fizycy z uniwersytetu Jumonji określili dokładnie, kiedy należy odchylić się do tyłu podczas huśtania.

Prof. Chiaki Hirata i jego wspołpracownicy wykorzystali prawa fizyki i obserwację osób huśtających się. Opracowali równania ruchu huśtawki, które uwzględniały, że osoba na niej może pochylić się do tyłu lub do przodu w dowolnym punkcie wychylenia. Następnie rozwiązali te równania dla różnych rozmiarów wymachów i różnych sekwencji ruchów górnej części ciała osoby i ustalili, która kombinacja powoduje, że wymach pozwala nabrać największej wysokości.

Okazało się, że najlepszy czas na odchylanie się do tyłu zależy od tego, jak wysoko już się huśta. Na początku kołysania należy przesunąć górną część ciała do tyłu, gdy huśtawka jest na dole łuku i porusza się do przodu. Po wykonaniu tej czynności kilka razy zamach zacznie nabierać wysokości i trzeba zacząć odchylać się do tyłu wcześniej, gdy huśtawka znajdzie się w skrajnym tylnym położeniu.

Hirata i jego koledzy chcieli następnie zobaczyć, jak ich model wypada w porównaniu z prawdziwym huśtaniem się na placu zabaw, więc zbudowali huśtawkę w laboratorium i zrekrutowali 10 uczniów, aby ją wypróbowali. Wszyscy bawili się już na huśtawkach, ale nigdy nie zostali nauczeni, jak się poruszać, aby huśtawka wznosiła się wyżej.

Badacze przyczepili w sumie 10 specjalnych znaczników zarówno do huśtawki, jak i do uczestnika, a następnie rejestrowali ich kołysanie kamerą przez około minutę. Analizując materiał, naukowcy zauważyli, że to, co robią uczniowie, odpowiada regułom wywiedzionym z modelu matematycznego.

„Jak to się dzieje, że dzieci tak dobrze zmieniają położenie ciała? Aż trudno uwierzyć, że poruszają się celowo, bo muszą dostosować swoje ciało nawet w 10 milisekund” – podkreślił Hirata .

Autorzy publikacji (DOI: 10.1103/PhysRevE.107.044203) przypuszczają, że huśtający sie podświadomie reagują na siłę odśrodkową. Chcą przetestować ten pomysł, zachęcając uczniów do korzystania z huśtawki na placu zabaw w wirtualnej rzeczywistości, w której te siły mogą nie istnieć.(PAP)