Natuurkunde voor ruiters

Natuurkunde voor ruiters

Lichtrijden

Lichtrijden

De term "lichtrijden" suggereert dat dit licht zou zijn voor het paard. Je zweeft een groot deel van de tijd in de lucht, dus hoeft het paard niets te dragen. Lekker licht dus, of toch niet?

Om dit te begrijpen is het leuk om eens na te denken over het volgende proefje: Een jongleur wil een brug oversteken die maximaal 75 Kilo kan dragen. Hij weegt zelf 72 Kilo, maar hij heeft zes kegels bij zich die elk één kilo wegen. Alles bij elkaar te zwaar om de brug over te steken, maar de jongleur besluit om al jonglerend de brug over te steken. Hij zorgt er voor dat hij nooit meer dan twee kegels in zijn handen heeft en dat er altijd vier kegels in de lucht zweven. Kan hij op deze manier de brug oversteken?

Het antwoord is... nee! Het meest eenvoudig antwoord is dat de jongleur en de kegels samen 78 kilo wegen, en samen de brug oversteken, en dat het niets uitmaakt of de jongleur op zijn kop gaat staan of de kegels vasthoudt of in zijn rugzak stopt: 78 kilo is 78 kilo en dat is teveel. Massa kun je niet laten verdwijnen, de kegels blijven 1 kilo wegen en dat gewicht wordt op een of andere manier door de jongleur omhoog gehouden.

Waarschijnlijk denk je nu: "Ja maar...". Ok, een langer antwoord is op zijn plaats: Tijdens het omhooggooien van een kegel wordt de jongleur eventjes zwaarder. Tijdens het opvangen van een kegel ook. Het klinkt heel vreemd, maar je kan dit zelf controleren door op een weegschaal te gaan staan en iets te vangen, of iets omhoog te gooien. Tijdens beide handelingen zie je de wijzer van de weegschaal omhoog schieten, veel meer dan het betreffende voorwerp weegt.


We hebben de proef op de som genomen. Zie hier het complete filmpje: Lichtrijden.

Tijdens lichtrijden zet je niet je gewicht op je voeten, maar deels ook op je dijbenen. Zou je echter een weegschaal onder je dijbenen leggen dan zou je hetzelfde zien.

Hoeveel wordt een voorwerp zwaarder tijdens het neerkomen of tijdens het opgooien? Dat hangt af van de tijdsduur die het voorwerp blijft zweven! Het gemiddelde gewicht blijft namelijk gelijk. Een kegel van één kilo weegt "één kilo per seconde". Gooi je de kegel omhoog zodat hij 4 seconden in de lucht blijft en heb je één seconde nodig om de kegel te vangen en weer weg te gooien, dan moet de kegel in die ene seconde 5 kilo wegen. Gedurende die vijf seconden blijft de kegel dan gemiddeld keurig "één kilo per seconde" wegen.

Je bedoelt... hoe langer de kegel in de lucht zweeft, hoe meer hij weegt tijdens het neerkomen? Inderdaad. Als je dat niet gelooft spring je maar eens vanaf een stoel op de weegschaal. Je zweeft maar heel eventjes, maar de weegschaal zal wel even fors uitslaan. Spring nu vanaf de 2e verdieping op de weegschaal. Je bent nu iets langer zwevend, dus je weegt tijdens het neerkomen ook iets meer. Waarschijnlijk weeg je tijdens het neerkomen al zoveel dat de weegschaal het begeeft... Don't try this at home, maar als je uit een vliegtuig springt weeg je tijdens het neerkomen zoveel dat je er een aardige krater mee kan slaan. Je zweeft wel lekker lang in een staat van gewichtsloosheid, maar betaalt je gewicht terug tijdens het neerkomen...

Nog niet duidelijk? Ok, spring eens met je paard over een hindernis. Ga daarna terug, en let goed op de hoefafdrukken. Vlak vóór de hindernis zijn ze dieper (tijdens het afzetten woog het paard eventjes wat kilootjes meer) en bij het neerkomen ook. De tijd die het paard "in de lucht zweeft" en dus even niets weegt moet worden goedgemaakt voor en na de sprong door dan eventjes extra te wegen. Hoe langer de sprong, hoe langer het paard zweeft, hoe meer het paard zal wegen tijdens het afzetten en neerkomen, en hoe dieper de hoefafdrukken dan ook zullen zijn. Een en ander is met wat proefjes eenvoudig te controleren.

De praktijk

Wat dit nu betekent voor het lichtrijden? Simpel. Hoe langer jij in de lucht zweeft, hoe meer jij zult wegen tijdens het opveren en neerkomen. Gemiddeld blijf jij even veel wegen, maar de ene pas hoeft het paard jou niet te dragen, maar de andere pas... jouw dubbele gewicht!

Wat dit betekent voor de praktijk:

Druk verdelen

Druk verdelen

"Druk verdelen" is een begrip dat in paardenland met name gebruikt wordt bij het gebruiken van zadels. Het is tevens een begrip dat over het algemeen slecht begrepen wordt. Laten we eens kijken naar wat elementaire natuurkunde.

De prinses en de erwt

De meest verbreide misvatting is wel dat iets dat zacht is de druk verdeelt. Hoe vaak heb je wel niet gehoord dat je een slecht passend zadel beter kan laten passen door er een dikke sjabrak/pad onder te leggen? Of dat een boomloos zadel de druk goed verdeelt als je maar zorgt dat er een zacht dekje onder zit? We hebben vroeger allemaal het verhaal over de prinses en de erwt voorgelezen gekregen, maar er kennelijk weinig van geleerd. Daarom deze tweede kans.

Natuurlijk kunnen we nu een heel natuurkundige verhandeling houden over wat druk is en hoe je dat verdeelt, maar waarschijnlijk heeft dat niet je belangstelling. Als het dat wel had zou je nu immers geen reden hebben om dit artikel te lezen. Laten we dus gelijk maar doorstomen naar een paar praktijkvoorbeelden.

Het is winter, het heeft gevroren, er ligt ijs op het water, iemand is er door gezakt, en jij wilt helpen. Zo, in één zin de hele situatie geschetst. Je weet dat als je zomaar het ijs op gaat dat je hetzelfde lot beschoren is als het ongelukkige slachtoffer, maar jij bent net iets slimmer. Althans, dat hangt af van de volgende keuze. Je hebt al zo'n vermoeden dat als je de druk van je lichaamsgewicht goed over het ijs verdeelt dat het ijs dan veel meer kan dragen. Je besluit daarom om één van de volgende voorwerpen op het ijs te leggen:

Druk

Druk is kracht gedeeld door de oppervlakte. In formulevorm: N/m². Om druk te verlagen moet je dus ofwel de kracht (het gewicht) verminderen, of de oppervlakte waarop die kracht drukt vergroten.
Iemand die twee keer zo zwaar weegt als iemand anders, maar twee keer zo grote voeten heeft, oefent op de ondergrond dezelfde druk uit.

Welke zou jij kiezen?

We kunnen nu natuurlijk het goede antwoord geven, maar je moet dan ons op ons woord geloven, en eigenwijs als je bent ga je dat toch niet doen. Vooruit dan maar, ter verduidelijking een proefje dat je zelf kunt doen, zonder nat te hoeven worden:

Pak twee stoelen en zet die een meter uit elkaar. De stoelen zijn het ijs, de ruimte ertussen is het wak. Om het echter te maken kun je tussen de stoelen een teiltje water zetten, maar dat is optioneel.

Kennelijk is iets zachts niet in staat gewicht te verdelen, en iets hards wel. Nu is dit geen nieuwe uitvinding: dit is de reden dat men al lange tijd gebruik maakt van een zogenaamde boom in het zadel.

Wat we met deze kennis kunnen doen? Simpel: Allereerst beseffen dat boomloze zadels de druk niet verdelen. Ten tweede beseffen dat het "opvullen" van holtes onder een slecht passend zadel de druk niet verdeelt, en dat je drukpunten evenmin kunt maskeren door er maar een extra sjabrak of pad onder te leggen. Een zadel past... of het past niet.

Lucht- en gelpads

Maar hoe zit het nu met lucht- of gelgevulde pads of sjabraks? Dat is inderdaad een heel ander, en interessant, verhaal!

Hieronder hebben we het voor het gemak alleen over luchtgevulde pads, maar hetzelfde geldt voor alle pads die gevuld zijn met een gas of vloeistof dat zich vrijelijk kan bewegen door de ruimte. Dat laatste is essentieel: Wanneer het gaat om kleine gesloten cellen dan werkt de pad niet anders dan een deken, een stuk schuimrubber of een neopreen pad (de laatste twee bevatten ook allemaal kleine luchtcelletjes). Je hebt er pas wat aan als de lucht in een grote ruimte zit en zich kan verplaatsen van de ene plek naar de andere. Dit is een belangrijk gegeven om te onthouden!

Het is een theoretisch voordeel wanneer de lucht die op de plek van een oneffenheid zit kan ontwijken naar een andere plek. De "weerstand" op die plek houdt simpelweg op te bestaan en de druk zal overal gelijk worden. Als de prinses uit het sprookje ook maar één luchtbed op de erwt had gehad dan zou ze prima hebben kunnen slapen.

Vergelijk het met een steen die onder je matras ligt. Hoe zacht het matras ook is, je blijft die steen voelen als je er een nacht op moet slapen. Met een luchtbed voel je echter niets, zolang de steen kleiner is dan de dikte van het luchtbed, de bovenkant van het luchtbed niet zover inveert dat hij de steen raakt, en niet zo hard is opgepompt dat hij bovenop de steen wipt. Wordt aan al die eisen voldaan dan kun je niet meer voelen dat er een steen onder het luchtbed ligt. Het is dus niet voor niets dat luchtbedden erg favoriet zijn bij kampeerders.

Na deze lofzang moet je niet direct een luchtgevulde pad/sjabrak gaan bestellen, want er kleven helaas toch wel wat nadelen aan een dergelijke oplossing:

Nu zijn er wel weer wat mogelijkheden om deze nadelen te ondervangen, zoals gescheiden compartimenten. Helaas heeft iedere maatregel om de nadelen wat in te perken direct ook een beteugelend effect op de voordelen.

Reacties van lezers

Als je wilt reageren op de inhoud van deze pagina dan kun je dat hieronder doen.

Verwijzing

Verwijzing
www.paardnatuurlijk.nl

Teller