מדוע מבלי להתכופף לא ניתן לקום מכסא? נוי

על מנת להבין מדוע לא ניתן לקום מכיסא בלי להתכופף עלינו ראשית להבין את המושג "מרכז המסה". זהו המקום הממוצע של כל חלקיקי המסה שהגוף מורכב מהם. לדוגמא, לעצם סימטרי כמו כדור אפשר להתייחס בהקשרים מסוימים כאילו כל המסה מרוכזת במרכזו. כאשר באים לבדוק יציבות של גופים יש חשיבות לאיתור מרכז המסה שלהם. אם נמתח קו אנכי ממרכז המסה של הגוף, והקו יעבור דרך בסיסו של הגוף, אזי הגוף שרוי בשווי משקל יציב – הוא מאוזן. אם הוא יעבור מחוץ לבסיס, הגוף יהיה בלתי יציב. ככל שבסיס הגוף רחב יותר ומרכז המסה שלו נמוך יותר, כך הוא יציב יותר. נסתכל על מספר דוגמאות:

מרכז המסה של הביצה בתמונה השמאלית נמצא מעל בסיס הביצה ולכן היא מאוזנת. מרכז המסה של הביצה בתמונה הימנית אינו נתמך ולכן היא תסתובב.

מרכז המסה של מגדל פיזה נמצא מעל נקודת תמיכה, כך שהמגדל נמצא בשיווי משקל יציב.

האיש בציור מטה את פלג גופו התחתון אחורה כך שמרכז המסה נמצא מעל הרגליים.

בתהליך ההתרוממות מכסא אנחנו מאבדים את הכסא עצמו כנקודת משען וכעת אנחנו נתמכים בכל רגע ורגע ע"י כפות הרגליים בלבד. הכיפוף קדימה מטה את מרכז המסה כך שהוא נמצא מעל כפות הרגליים ולא מחוץ לגוף.

קיימים בשוק כסאות מיוחדים עבור אנשים עם נכויות שאינם יכולים להתכופף הנקראים lift chairs (כסאות הרמה). לכסאות אלה שניים או שלושה מצבים: מצב רגיל ומצב או שניים שבהם הכסא נוטה קדימה (במקום שהיושב יתכופף קדימה) כך שמרכז המסה של האדם נשאר שעון על הכסא כמעט עד לקימה המלאה.

מאת: נעה זמשטיין
המחלקה לפיזיקה כימית
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.