Een natuurkundige uit Georgië sloeg aan het spelen met oude tennisballen die hij in zijn lab had liggen. Hij was verrast door de vreemde torens die hij kon bouwen. Onverwachte stapelingen bleken stabiel te zijn, met dank aan de wrijving tussen de ballen.

Gisteren ging in Parijs Roland Garros van start, het Franse grandslamtoernooi, waar de allerbeste tennissers van de wereld het tegen elkaar opnemen. Voor vakblad Physics World was het reden om de Georgische natuurkundige Andria Rogava in de schijnwerpers te zetten. Die vertelt in het meinummer van het blad over zijn experimenten met tennisballen. ‘Als natuurkundige en fanatiek tennisser wil ik graag een ontdekking delen die ik onlangs deed. In mijn kantoor heb ik twintig gebruikte tennisballen liggen en ik besloot daarmee wat piramides te bouwen’, begint de hoogleraar zijn blogpost.



Ondersteunen

Dat kan toch niets bijzonders opleveren, was de eerste gedachte die op de redactie van De Ingenieur opkwam. Als je een stabiele toren wil bouwen, dan moet je onderop meer ballen hebben om de ballen die daarop liggen te ondersteunen. Simpel zat.

Maar Rogava komt met verrassende bevindingen. Hij slaagt erin om torens te bouwen die op het eerste gezicht eigenlijk in elkaar zouden moeten storten. Toch blijven ze staan. De truc? Wrijving.
 

Vilt

Tennisballen hebben een dikke laag vilt aan de buitenkant. Twee ballen die op elkaar drukken ondervinden door hun gewicht veel wrijving van elkaar. En zo kan het gebeuren dat een bal die niet genoeg ballen onder zich heeft om stabiel te blijven liggen, toch blijft hangen.

Neem bijvoorbeeld de oranje bal in de foto hiernaast. Die bal wil eigenlijk van de stapel rollen, maar kan dat niet doordat zijn draaiing wordt tegengegaan door wrijving met de ballen boven hem.
 

Piramide

Rest nog de vraag hoe Rogava zo’n toren bouwt. Want als je van onder naar boven ballen gaat neerleggen, dan bereik je nooit deze metastabiele toestand. Het antwoord op deze vraag is: alles begint steeds met een piramide. Die is helemaal stabiel van zichzelf; elke bal rust op meerdere ballen onder hem en kan er dus niet afrollen. Vervolgens haalt Rogava steeds een bal heel voorzichtig weg, en zo eindigt hij met prachtige en onverwacht stabiele torens.

En wie zich door het werk van de Georgische natuurkundige/tennisser uitgedaagd voelt, kan vrij eenvoudig zelf aan de slag met een stapeltje tennisballen.


Openingsfoto Depositphotos.com