Miért nő egy egyhelyben forgó táncos forgási sebessége, ha behúzza a végtagjait?

Van egy olyan törvény, hogy egy test igyekszik megtartani a mozgásállapotát. Ez azt jelenti, hogy ha pl. van valamilyen sebessége, akkor erőt kell kifejteni rá, hogy fékezzük vagy gyorsítsuk.

Na most képzelj el egy testet, ami egy madztagra kötve kering egy középpont körül, mintha pl. pörgetnénk egy anyacsavart egy spárgával, mondjuk most veszteségek nélkül. A test ekkor is igyekszik tartani a sebességét, ez esetben a kerületi sebességét. (A mozgásállapotát itt nem tartja, mert a madzag körpályán tartja, de csak a sebességére merőlegesen fejt ki rá erőt. A kerületi sebesség nagyságát megtartja.)

Most kezdjük el befelé húzni a testet a középpont felé, tehát csökkentjük a pálya sugarát. A test továbbra is igyekszik azonos kerületi sebességgel mozogni. Viszont mivel a pályasugár csökkent, a pálya teljes hossza is csökken, vagyis egy teljes kör (a körpálya kerülete) már rövidebb lett. Ez azt jelenti, hogy ugyanazzal a kerületi sebességgel egy teljes kört hamarabb meg tud tenni.

Amit forgási sebességnek hívsz, az igazából a szögsebesség, és azt jelenti, hogy egy másodperc alatt mekkora szöggel fordul el valami, vagy átszámolható úgy is, hogy egy teljes kört mennyi idő alatt tesz meg. Minél rövidebb idő alatt tesz meg egy kört (egy teljes periódust), annál nagyobb a szögsebessége.

Na most, ha az anyacsavarunk a rövidebb madzagon ugyanazzal a kerületi sebességgel kisebb utat kell megtennie (mert kisebb a körpálya), vagyis egy kört rövidebb idő alatt megtesz, akkor azt mondjuk, hogy megnőtt a szögsebessége, "gyorsabban forog".

Képzeld el, hogy egy fát kell körbesétálnod, 10 méteres sugarú körben. Állandó sebességgel sétálsz végig, és mondjuk két perc alatt körbeérsz. Ha ugyanilyen sebességgel(!!) 1 méter sugarú körben sétálsz (tehát közelebb a fához), akkor pl. fél perc alatt körbeérsz, tehát ugyanannyi idő alatt több kört tudsz megtenni.

A táncos kezei is ilyen tömegek, amik próbálnak állandó kerületi sebességgel körözni körülötte. Ha behúzza a kezeit, akkor is tovább forognak ugyanolyan sebességgel, de ezzel a sebességgel hamarabb megtesznek egy kört.

(Ld. még: "tehetetlenségi nyomaték")

Nem tudom eldönteni, hogy melyik a mulatságosabb:

az, hogy valaki fizikai fogalmak nélkül akarja megérteni a fizikát,

vagy az, hogy matematika (képletek) nélkül...

Kitárt karokkal a forgás több energiát igényel. Ha táncos forgás közben behúzza karját, az energiatöbblet felgyorsítja a forgást, mert az energia nem vész el.

A piruett végén a táncos megint kitárja karját és ez fordított hatást vált ki, a forgás lelassul. Példaképpen: egy hosszú rudat sokkal nehezebb - és nem a súlya miatt - vízszintesen körbe forgatni, mint függőlegesen.

#4 megmondom neked. A legmulatságosabb az, hogy fizikai fogalmak és matematika nélkül akkor a legeredményesebb a dolog, ha a kérdező valós érdeklődést mutat, a válaszoló pedig fölényes ismereteket. A második azért kell, hogy minél rövidebben és érthetőbben fogalmazzunk, az első meg azért, hogy befogadhassuk a magyarázatot.

A #3 válasszal például az a baj, hogy hosszan beszél arról a forgó testről, aminek a tömegközéppontja szintén forog, és emiatt alapvető eltérés van a válasz utolsó bekezdésében mondottakkal. Ez tökéletesen alkalmas a megtévesztésre akkor is, ha mindkettőben a tehetetlenségi nyomaték játssza a főszerepet.

A #4 válasz rövid és tömör, a felületes nem értők (érteni nem akarók) mégis lepontozták.

Mert a lényeg az, hogy adott egy kiterjedt test, amely forog a tömegközéppontja körül (jelen esetben kiterjesztett karokkal). És nem pedig forgatják egy külső középpont körül, mert a fizikai törvény azonos ugyan, a jelenség viszont nagyon más!!! A kiterjesztett karokkal a tánsonak van egy forgatónyomatéka (perdülete). Amint behúzza, azért nő a forgássebessége, mert a fogástengely körül ezzel csökkenne a forgatónyomatéka, ezt azonban a fizikai törvények nem engedik, tehát nő a forgássebesség. Most jön a #3 válasz első fele, a karok tömege közelebb került a forgástengelyhez, ettől összességében az egész testnek a tehetetlensége gyorsabb forgást ad. Csak mivel a cipő (korcsolya) kis felületen érintkezik a talajjal, az itt fellépő súrlódóerő lecsökkenti a sebességet. A korcsolya és jég között ez kisebb, ezért a változás mértéke és ideje látványosabb.