Rulleløpet

Prøv Rulleløpet

Løft begge hjulene til toppen av rampen og slipp dem samtidig. Hvilket hjul tror du kommer først ned? Hvorfor?

Tenk etter før du slipper:
Ser hjulene like ut? Veier de det samme? Er noe ved de plassert annerledes?

Resultatet kan overraske. Begge hjulene har lik vekt og størrelse, og de ruller ned samme type bane. Den eneste forskjellen er hvordan vektene er plassert – og det har faktisk stor betydning!

Hva er treghetsmoment?

Treghetsmoment handler om hvor vanskelig det er å sette noe i rotasjon. Jo høyere treghetsmoment, desto mer motstand – det vil si at det krever mer kraft for å få det til å rulle eller snurre.

Treghetsmoment påvirkes både av hvor tungt noe er (massen), og hvordan massen er plassert i forhold til rotasjonssenteret. Jo lenger ut massen er fra midten, jo høyere blir treghetsmomentet.

I Rulleløpet ser vi at hjulet med vektene plassert lengre ut fra midten har høyere treghetsmoment. Derfor akselererer det saktere, og kommer fram senere. Selv om det veier det samme som det andre hjulet!

Andre eksempel

• En kunstløper på skøyter snurrer saktere på isen med armene strakt ut, og raskere når de tar armene til seg. Treghetsmomentet blir mindre, rotasjonen blir rask.
• Prøv å sett deg i en kontorstol og snurr. Blir det raskere om du har føttene utstrakt, eller om du trekker de inn?
• Når vi skal holde balansen strekker vi hendene ut – dette øker treghetsmomentet vårt og dermed «motstand» mot rotasjon.
• Person på slakkline som holder lang stav (mye større effekt enn å bare holde hendene ut).
• Hvis du skal ta salto på trampoline så lønner det seg å krumme kroppen sammen i lufta: Da minkes treghetsmomentet og rotasjonshastigheten øker. Så nå har du en unnskyldning hvis du skal ta backflip med brede/tunge pudderski og lander på hodet.

Energi i rulleløpet

Legg merke til at selv om det ene hjulet er tregere enn det andre, så når de nøyaktig samme høyde på andre siden. Hvorfor det?

OBS: Det er viktig at hjulene slippes uten at de dyttes i gang, ellers vil de ikke oppnå samme høyde.

Forklaring:  Når hjulene løftes opp til toppen av banen har de den samme energien. De står i ro og har da det som kalles potensiell energi (evt stillingsenergi). Når hjulene begynner å rulle blir potensiell energi omdannet til bevegelsesenergi. Hjulene mister noe energi (på grunn av friksjonen blir bevegelsesenergi omdannet til varme), men siden de beveger seg like langt, og veier det samme, så mister de like mye energi.

Når hjul 1 er ved bunnen har det like mye bevegelsesenergi som hjul 2 har når det er ved bunnen. Når hjulene går opp igjen på andre siden blir bevegelsesenergi omdannet tilbake til potensiell energi, og når hjul 1 er på toppen (og står i ro et øyeblikk) så har det like mye potensiell energi som hjul 2 når det er på toppen. Dette betyr at de vil nå nøyaktig like langt opp på andre siden. Riktignok vil dette ene hjule «henge etter» det andre.

 

Referanser

1. Grøn, Ø. (2024). Treghetsmoment – Store Norske Leksikon.

Teksten er skrevet ved hjelp av KI (kunstelig intelligens, ChatGPT)