Jaro po dlhom čase zavítal do FKS miestnosti, kde mu bola položená nasledovná hádanka:
Kde bola, tam bola, bola raz jedna lávka cez rieku. Táto lávka uniesla $\SI{100}{\kilo\gram}$. Na jednej strane rieky stál šašo, ktorý váži $\SI{90}{\kilo\gram}$ a 3 kolky, každá s hmotnosťou $\SI{5}{\kilo\gram}$. Šašo bol však šikovný a všetky tri kolky dostal na druhú stranu iba na jeden prechod. Ako to spravil?
Po chvíli lámania si hlavy nad tým, ako to šašo dokázal, bola Jarovi prezradená odpoveď:
Šašo predsa pri prechádzaní cez lávku s kolkami žongloval.
Jarovi, ako správnemu fyzikovi, sa nepozdávalo, že by sa takto dala obísť nosnosť lávky. Zamyslite sa aj vy – je fyzikálne možné, aby šašo, ktorý váži $\SI{90}{\kilo\gram}$, prešiel po lávke, ktorá udrží $\SI{100}{\kilo\gram}$, a pri tom žongloval s tromi kolkami vážiacimi po $\SI{5}{\kilo\gram}$?
Majme situáciu: Šašo vážiaci $90 kg$ sa pokúša prejsť s 3 kolkami, vážiacimi po $5 kg$, cez rieku. Rozhodne sa, že ju prejde po lávke na jeden krát a to pomocou žonglovania. Problém mu robí lávka, ktorej maximálna nosnosť je $100 kg$. Je možné, aby s danými podmienkami dokázal prejsť na druhú stranu?
Správnu odpoveď vieme ľahko nahliadnuť skrz ťažisko sústavy šaša a 3 koliek. Ťažisko môže buď zotrvávať vo svojej pôvodnej polohe, alebo ju meniť (stúpať, klesať). Zamerajme sa na situáciu, keď šašo žongluje tak, že ťažisko zotrváva v rovnakej pozícii. Pôsobí naň gravitačná sila, ktorej veľkosť sa rovná súčinu celkovej hmotnosti sústavy $(90kg + 3 \cdot 5kg)$ a gravitačnej konštanty $g$, ktorej veľkosť budeme uvažovať $9.81$. Z 1. Newtonovho zákona vieme, že na to, aby teleso, v našom prípade ťažisko stálo, musí byť súčet všetkých naň pôsobiacich síl nulový. Potom má ťažisko nulové zrýchlenie. Na to je potrebná sila rovnakej veľkosti ako $F_g = 105 \cdot 9.81 N$ a opačného smeru. V našom prípade musíme brať do úvahy obmedzenie nosnosťou lávky a to konkrétne $F = 100 \cdot 9.81 N$, ktorá je menšia ako potrebná sila $105 \cdot 9.81 N$,a teda nie je možné, aby ťažisko ostalo na mieste.
Keby sme sa bližšie pozreli na spôsob, akým šašo žongluje, videli by sme, že ťažisko osciluje. Aby ťažisko stúpalo, je potrebne pôsobiť silou, ktorá vykompenzuje gravitačnú a zároveň udelí ťažisku zrýchlenie smerom nahor. Už pri stabilnom ťažisku sme narazili na obmedzenie zo strany lávky, ktorá nebola schopná veľkosťou kompenzovať gravitačnú silu, nie to ešte aj udeliť ťažisku zrýchlenie smerom nahor.
Iný spôsob, akým sa na túto úlohu vieme pozrieť, je rozobrať si, čo sa deje pri žonglovaní a aké sily pôsobia na jednotlivé kolky a šaša. Akou silou šašo pôsobí pri vyhadzovaní kolky? Na kolku pôsobí gravitačná sila veľkosti $5 \cdot 9.81$ a keďže ju šašo drží v ruke a nie je urýchlovaná smerom nadol, musí pôsobiť voči nej opačnou rovnako veľkou silou. Aby ju dokázal urýchliť nahor, musí ešte pridať navyše silu. Spôsoby, akým šašo žongľuje môžu byť rôzne. Pozrime sa na situáciu keď šašo drží dve kolky naraz v rukách. Na lávku v tom prípade pôsobí silou $100 \cdot 9.81N$ čo spadá pod nosný limit lávky. Problém nastáva, keď sa pokúsi jednu z koliek urýchliť a musí vyvinúť navyše silu, čím prekonáva nosný limit.
Keď dáme šašovi podmienku, že vždy môže v ruke držať len jednu kolku, šašo sám o sebe pôsobí na lávku tiažovou silou $90 \cdot 9.81N$, lávka celkovo unesie $100 \cdot 9.81N$ čo nám dáva rezervu $98.1N. (981N -882.9N).$ Keď šašo drží jednu kolku ostáva nám z $98.1N$ už len $98.1-49.05= 49.05N$ čo je maximálna sila, ktorou môže šašo pôsobiť. Keby sme uvažovali dve kolky, lávka pri žonglovaní vydrží, lebo keď pôsobí šašo silou $49.05N$ a urýchľuje kolku cca pol sekundy na maximálnu rýchlosť $4,905 \frac{m}{s}$, kolka sa nachádza sekundu vo vzduchu, pokým ju znova pol sekundy nespomaľuje na $0 \frac{m}{s}$. Z časového hľadiska, toto funguje pre 1-2 kolky, ale pokým by sme mali 3 a viac, vidíme, že by sa časové intervaly prekrývali. Aby sa neprekrývali, šašo by bol nútený vyhadzovať kolky vyššie, ale to by musel pôsobiť väčšou silou a lávka by sa prepadla.
Po argumentácii ťažiskom a rozobratí jednotlivých možností vidíme, že šašo nedokáže žonglujúc s 3 kolkami prejsť cez lávku bez jej prepadnutia a svojho následného skonu.