Waar draait het om?
Chris Riezebos
In figuur 1 wordt de situatie getoond waarin iemand in de aangegeven richting tegen een spaak van een rolstoel duwt. De vraag is hierbij: gaat de rolstoel (indien de uitgeoefende kracht groot genoeg is} naar voren of naar achteren en waarom is dat zo?
Figuur 1
Probeer eerst een antwoord te formuleren alvorens verder te lezen.
In veel gevallen zal het antwoord luiden: “naar achteren, omdat de kracht onder de as van het wiel aangrijpt en naar voren is gericht. Dat veroorzaakt een rechtsomrotatie van het wiel om de as en dus rijdt de rolstoel naar achteren”.
Wanneer we de proef op de som nemen, blijkt de rolstoel echter naar voren te rollen, zoals in het onderstaande filmpje wordt getoond (Video 1).
Video 1
Wanneer de persoon echter plaats neemt in de rolstoel en hij duwt in dezelfde richting als hierboven weergegeven (figuur 1), dan rolt de rolstoel inderdaad naar achteren (Video 2).
Video 2
Om dit te begrijpen is het nodig om te weten waar het wiel om draait. Met anderen woorden: wat is het (momentane) rotatiecentrum van het wiel. Voor iemand die in de rolstoel zit, draait het wiel om de as: het rotatiecentrum (RC) (figuur 2). Duwen in de aangegeven richting resulteert daarmee in een rechtsomrotatie van het wiel en de rolstoel rijdt dus naar achteren (figuur 2)
Figuur 2
Als de persoon echter naast de rolstoel staat, draait het wiel voor deze persoon niet om de as maar op elk moment om het contactpunt van het wiel met de vloer. Dat valt het wellicht het best te verduidelijken met behulp van een velgloos wiel. Een dergelijk wiel draait op iedere moment om het contactpunt van de opvolgende spaak met de bodem (Figuur 3) .
Figuur 3
Een velg is niets anders dan een oneindig aantal spaken. Er is daarbij dus sprake van continu veranderende draaipunten of wel van momentane rotatiecentra (MRC) (Figuur 4).
Figuur 4
De kracht in figuur 4 grijpt aan boven het MRC en is naar voren gericht. Daarom rolt het wiel in deze situatie naar voren.
Gallilei en Einstein zeiden het al: bewegen is relatief. De positie van de waarnemer bepaalt wat voor beweging hij ziet.