¿Por qué es más fácil manejar una taza boca abajo en la punta del dedo?

Question

Si intento sostener un vaso o taza en la punta de mi dedo (como se muestra en la figura), es bastante difícil hacerlo (y el vaso cae la mayoría de las veces).

Y cuando realicé el mismo experimento pero esta vez con el vaso boca abajo (como se muestra en la figura), fue bastante estable y pude sostenerlo fácilmente.

En ambos casos, la fuerza normal así como el peso de ese vaso es el mismo pero en el primer caso cae y en el otro es estable.

Supongo que está cayendo debido a algún torque, pero ¿por qué no hay torque cuando está boca abajo?

¿Cuál es la razón detrás de esto?

Answer 1

Imagina esto de la siguiente manera: ¿El centro de gravedad de la taza quiere estar lo más bajo posible, verdad? Considera tu dedo como punto de apoyo. Entonces, cuando la taza está sobre tu dedo, también lo está el centro de masa, por lo que el ligero inclinación permite que la taza rote para que caiga el centro de masa. Cuando la taza está al revés, el centro de masa está por debajo de tu dedo. Incluso una gran inclinación volverá al equilibrio sin caerse, porque rota de nuevo a la normalidad.

Answer 2

Aparentemente simple pregunta que enseña mucho sobre las limitaciones.

Creo que el resumen más simple en una oración es que las configuraciones iniciales 'diferentes' dictan el tipo final de equilibrio que se alcanza con el paso del tiempo.

Por ejemplo, la primera configuración implica que tu dedo equilibre la tapa en la punta de tu dedo, ahora, a menos que tengas dedos anchos, será muy difícil mantener la fuerza que aplicas justo en el centro. Si hay alguna inexactitud desde el centro, entonces la gravedad girará y hará que el objeto caiga hacia el estado de menor energía donde estará en el suelo.

Para lograr un equilibrio exitoso, necesitas posicionar tus dedos de tal manera que el torque total generado por cada dedo sea cero. Es un problema similar a descubrir dónde deberíamos colocar las 'patas' de una mesa para que la estructura sea sólida.

En la segunda configuración, tu dedo está siendo presionado un poco y está creando una fuerza opuesta para contrarrestar esa deformación, esto contrarresta la gravedad. Piensa en poner un peso en un trampolín, una vez que se deprime, ejerce una fuerza opuesta para que el objeto rebote hacia afuera.