پارادوکس چرخ ارسطو

پارادوکس چرخ ارسطو

پارادوکس چرخ ارسطو

دو چرخ با شعاع های متفاوت ولی هم محور داریم. اگر چرخ بزرگتر را روی سطحی بغلتانیم چرخ کوچکتر نیز همراه آن خواهد چرخید. و بلعکس اگر چرخ کوچکتر را روی میله ای که موازی با سطح است بغلتانیم چرخ بزرگتر نیز خواهد چرخید.

اگر چرخ بزرگتر یک دور کامل بزند چرخ کوچکتر نیز دقیقا" یک دور خواهد زد. و بلعکس اگر چرخ کوچکتر یک دور کامل بزند چرخ بزرگتر نیز یک دور خواهد زد. همان طور که می بینید از روی شکل نیز این موضوع کاملا" مشخص است.

حال اگر شما مسیر حرکت دو چرخ را بر روی یک صفحه رسم کنید دو خط موازی به یک اندازه خواهید داشت. در صورتی که می دانیم دو چرخ با شعاع های متفاوت دارای محیط های نابرابری هستند.

پس چگونه ممکن است دو دایره با محیط های نابرابر مسافت های برابری را طی کنند؟

این پارادوکس که به "پارادوکس چرخ ارسطو" معروف است. ۳۲۰ سال قبل از میلاد در کتابی یونانی شرح داده شده است. و قرن ها ذهن ریاضی دانان دنیا را به خود معطوف کرده است.

32 comments

Skip to comment form

    • علیرضا on 2025-04-18 at 08:04
    • پاسخ

    یک مثال ساده میزنم.شما در کنار برج ایفل ایستاده اید،آیا میتوانید آنرا بین انگشتان خود قرار دهید؟نه ولی حالا مسافتی دور شوید تا جاییکه برج دقیقا به اندازه فاصله بین دو انگشت هست قرار بگیره.اگر از روبرو نگاه کنید میبینید که برج در میان دو انگشت شما جا شده.پس این چطور ممکن هست.جواب خیلی راحت هست،درسته؟ 😉

    • مسعود on 2025-04-10 at 10:39
    • پاسخ

    بگذارید من نیز دیدگاه خود را بگویم و نقدش کنید.
    دایره های با اندازه های مختلف و هم مرکز در حال حرکت یک سیستم واحد را تشکیل میدهند که ملزم هستند در زمان یکسانی از مبدأ به مقصد برسند.
    این مستلزم داشتن سرعت های متفاوت متناسب با شعاع است.
    پس اینکه چرا طبق پارادوکس ، دایره ها در حالت مستقل مسافت های متفاوتی را طی می‌کنند چون آن تعهد زمانی را دیگر ندارند و با سرعت دلخواه حرکت میکنند.

    1. یک مثال ساده برای درک موضوع،درکنار برج ایفل ایستادی.آیا در حالت عادی میتوانی برج رو بین دو انگشتت جای بدی؟،قطعا نه،فقط کافیه کمی فاصله خودت را با برج دورتر کنی تا جاییکه برج بین دو انگشتت قرار بگیره.وقتی نفر دوم از روبرو نگاه کنه اینطور دیده میشه که برج بین انگشتانت قرار گرفته.در صورتی که اندازه برج اول بزرگ بود و برج دوم کوچک تر .هردو برج ایفل هست با یک اندازه ولی در حالت اول بین انگشتان جا نشد ولی حالت دوم بین انگشتات قرار گرفت.جواب بسیار ساده هست. 😉

  1. پارادوکس چرخ ارسطو بیان می‌کند که اگر دو دایره متحدالمرکز (یکی بزرگ‌تر و یکی کوچک‌تر) روی سطحی بغلتند، مسیر پیموده‌شده توسط هر دو باید یکسان باشد، درحالی‌که محیط دایره کوچک‌تر کمتر از محیط دایره بزرگ‌تر است. این به ظاهر یک تناقض است.

    توضیح با استفاده از چرخ‌دنده‌ها:

    فرض کنید دو چرخ‌دنده متحدالمرکز داریم که به یک محور متصل‌اند. چرخ‌دنده بزرگ‌تر دارای تعداد بیشتری دندانه است و چرخ‌دنده کوچک‌تر تعداد کمتری دندانه دارد. اگر چرخ‌دنده بزرگ‌تر با سطح ثابت درگیر شود (مانند غلتیدن یک چرخ)، آنگاه تعداد چرخش‌های آن تعیین می‌کند که چرخ‌دنده کوچک‌تر چقدر می‌چرخد.

    اما اگر چرخ‌دنده کوچک‌تر نیز با سطح دیگری درگیر باشد، مسیر پیموده‌شده‌اش به نسبت محیط خودش خواهد بود، نه محیط چرخ بزرگ‌تر. در واقع، مسیر پیموده‌شده هر چرخ‌دنده به طور مستقل از دیگری و تنها به محیط خودش بستگی دارد. این نشان می‌دهد که در پارادوکس چرخ ارسطو، مشکل ناشی از فرض غلط است که هر دو چرخ روی یک سطح به‌طور مستقل در حال غلتیدن‌اند، درحالی‌که در واقع باید یکی را نسبت به دیگری بررسی کرد.

    چرخ‌دنده‌ها نشان می‌دهند که اگر چرخ کوچک‌تر همان میزان مسیر چرخ بزرگ‌تر را بپیماید، باید دچار لغزش شود که این در پارادوکس در نظر گرفته نشده است. در واقع، حل این تناقض درک این نکته است که چرخ کوچک‌تر در عمل نمی‌تواند بدون لغزش همان مسیر چرخ بزرگ‌تر را طی کند.

    با تشکر از چت جی پی تی

  2. این مساله تصویر حرکت در افق و طول حرکت در سطح منحنی است و کوچکترین ربطی به لغزش نداره ، در حقیقت طول مسیر افقی یا تصوریر حرکت در سطح افق همان مسافتی است که مرکز دایره در سطح افق طی میکند و ربطی به مسافتی که روی محیط دایره طی میشود ندارد برای واضح تر شدن مساله دو طرف یک پل روی رودخانه را تصور کنید و دو نفر که یکی از روی پل راست از روی رودخانه عبور میکند و نفر دیگر از مسیر ناهموار کف رودخانه بالا میاید و در نهایت هر دو به آن سوی رود میرسند در سطح افق هر دو فقط طول پل را طی کرده اند ولی شخصی که مسیر منحنی را طی کرده از کف رودخانه طول بیشتری را طی کرده اما در سطح افق نتیجه یکی است، اشتباه و مغالطه لغزش کجاست؟ ببینید لغزش مثلا در حین بکسوات ماشین روی جاده یخ زده اتفاق می افتد و چرخ ماشین که مثلا با هر بار غلطیدن یک متر باید رو به جلو حرکت کند با ده بار چرخیدن یک متر رو به جلو حرکت میکند در پارادوکس ارسطو مساله اصلا لغزش نیست تماما درک از تصویر حرکت در افق در همان شرایط غلطیدن است و با اندک درکی از تصویر در افق مساله حل میشور

    • مهدی اسلام زاده on 2025-03-04 at 05:09
    • پاسخ

    این داستان هیچ سختی ندارد دوستان مسیر ترسیمی خط مستقیم نیست.رد گم کنی هست ایراد کار نحوه ترسیم است که در دو خط مستقیم کشیده شده..دوستانی که پرسپکتیو کمی سر در بیارن متوجه میشن.اصل داستان اینه که شما مسیر حرکت نقطه ای که پاره خط را به دایره متصل است را رسم کنید یک هلال را طی کرده .هلال طی شده توسط دایره کوچکتر کمتر از هلال طی شده روی دایره بزرگتر است.حتی روی گوشی یک ماژیک نازک دست بگیرین و نقطه اتصال پاره خط و دایره را که در حال حرکت است رسم کنین برای هر دو دایره دو هلال متفاوت روی صفحه گوشیتون کشیدین.درسته مبدا و مقصد یکی است ولی طول مسیر طی شده دو هلال است که کوچکتر و بزرگتر است.اگه کسی پرسپکتیو بدونه وقتی بین دوتا نقطه ما هلال های سهمی شکل متفاوتی با ارتفاع کم یا زیادتر بکشیم وقتی از بالا به هلال ها نگاه کنیم همه بین دو نقطه هستن و خط صاف دیده میشه در حالی که در نمای روبه رو ما هلال های بیشمار یعنی بینهایت هلال میتونیم ترسیم کنیم و ببینیم.ولی از نمای بالا همه روی یک خط مستقیم بین دو نقطه دیده میشن.پس مبدا و مقصد یکی است ولی مسیر طی شده یکی نیست و ما تصویر مسیر طی شده را از بالا روی گوشی داریم به صورت خط مستقیم میبینیم.پس این ترسیمی که ما داریم میبینیم نمای اصلی نیست و از بالاست.میتونین دو دایره بسازین و روی کاغذ مسیر منحنی را ترسیم کنین.

  3. سلام، سوال اصلی اینه که چطور یک نفر مسئله ای طرح میکنه که خودش نتونسته حلش کنه.مثل اینکه بگیم خداوند سنگی را خلق کند که خودش نتواند آنر را حرکت دهد. احتمالا ارسطو خودش تو حال عادی نبوده!!

      • ناشناس on 2025-03-02 at 10:17
      • پاسخ

      صغرا کبرا نچین داداش گالیله جوابشو با حد داده

  4. به نظر من مسأله با نظریه لغزش حل نمیشه. شما اصلا دو تا چرخ در نظر نگیرید بلکه یک مقوای دایره شکل در نظر بگیرید که روی آن مقوا دوایر متحدالمرکزی رسم کرده‌اید اکنون یک خط شعاعی هم بر روی مقوا رسم کنید و از نقطه شعاع مقوای دایره‌ای شکل را یک دور کامل روی زمین بچرخانید حتی در ذهن خود می‌توانید تصور کنید که هر دو دایره کوچک و بزرگ یک مسیر هم اندازه را طی کردن. پس لغزشی در کار نیست

      • ناشناس on 2025-01-26 at 16:36
      • پاسخ

      مسافتی که طی میشه یکی نیست. درواقع اگر فاصله ی بین دو محور رو d,در نظر بگیریم . دایره بزرگتر به اندازه ۲d مسافت بیشتری طی میکنه. و محیطش هم به همین مقدار بیشتر هست. حالا اگر این ازمایش رو درون هر دایره ای کوچکتر از دایره ی بزرگ انجام بدین. دایره بزرگتر به اندازه ی۲d مسافت بیشتری رو طی خواهد کرد.
      شما فرض کنید دو تا ماشین یکی کامیون با لاستیک بزرگ و دیگری سواری با لاستیک کوچک تر بایک سرعت مساوی درحال حرکت هستن. بعد از یک ساعت قطعا هردو ماشین به یک نقطه مساوی خواهند رسید. ایا محیط هردولاستیک با هم برابر است؟؟

        • ناشناس on 2025-02-14 at 07:44
        • پاسخ

        این چه توجیهیه؟! چون سرعت برابر هست دلیل نمیشه تعداد دور هایی که دوتا چرخ میزنن برابر باشه
        فرض کن مسافت طی شده در یک ساعت ۱۰۰ کیلومتر باشه، ممکنه در این یک ساعت چرخ کامیون ۵۰ هزار دور زده باشه در حالی که چرخ سواری ۸۰ هزار دور

        در واقع در این پارادوکس علت مسافت برابر متصل بودن دو دایره به هم هست وگرنه اگر دو دایره مستقل از هم حرکت کنند محیط یکسانی را طی نمیکنند

      • مسعود on 2025-03-23 at 11:08
      • پاسخ

      نمای روبرو دایره بنظر میرسد ولی نمای جانبی کار با توجه به فاصله بین دو دایره روی هم شکل مخروط ایجاد می‌کند. در واقع یک خطای دید هست.

    • منصور on 2023-04-05 at 01:19
    • پاسخ

    اگه دو دایره رو دو چرخ دنده با دنده هایی یک شکل تصور کنیم بطوریکه مثلا چرخ بزرگ ۱۵ دنده و چرخ کوچک ۱۰ دنده داشته باشد چرخ ها به هم چسبیده باشند و هر دو روی را بخواهیم با هم روی دو چرخ شانه که به هم چسبیده باشند حرکت بدهیم میبینیم که دایره ها حرکت نمیکنند ولی در شکل بالا چرخ دنده کوچکتر علاوه بر حرکت روی خط کمی هم لیز میخورد

  5. من نخ گذاشتم و دو دایره هم مرکز نتیجه این بود
    این تصویر جفنگ خالص هست و مسافت طی شده باچرخ بزرگ ببشتر هست

    1. وقتی از چیزی سر رشته نداریم، بهتره ادعای بیجا نکنیم

      • دکتر شیخی on 2024-07-28 at 16:53
      • پاسخ

      به نام خدا
      اگر بحث محیط باشه قطعا محیط دایره بزرگتر ، بزرگتر هست
      کار به نخ گذاشتن و حرکت منحنی و بعد حرکتی و… ندارد
      بحثی در فیزیک هست به نام لغزش یا همون سر خوردن
      دایره کوچکتر غیر از طول محیط خودش برای هماهنگی با دایره بزرگتر هنگام حرکت ، قسمتی را برای کمبود طولش با دایره بزرگتر را با لیز خوردن جبران می کند

      مقدار طول لیز خوردن را به راحتی و با منها کردن محیط دودایره می شود به دست آورد

      این لیز خوردن در قطعات مکانیکی هم محور در خودروها و چرخ دنده های مکانیکی اگر مهار نشود باعث خوردگی و شکستگی دندانه ها زودتر از موعد می شود

    • امید نصرت پور on 2023-03-12 at 12:18
    • پاسخ

    سلام، مسیر حرکت توی صفحه xy مطابق شکله ولی در صفحه xz (دید از بالا) بصورت یک منحنی یا بعبارتی یک کمانه که طول هر کمان دقیقا برابر با محیط دایره مربوطست. مثال عملیش میتونه چرخ آسیاب گندم باشه که در اونجا ام دوتا استوانه ( در دوبعدی دو دایره ) هم مرکز داریم .
    نتیجه گیری در عالم واقعی و سه بعدی دایره ها روی یک خط مستقیم حرکت نمیکنن بلکه روی یک کمان حرکت میکنن.

      • ناشناس on 2024-04-25 at 04:55
      • پاسخ

      احسنت

  6. مقدار جابه‌جایی به مرکز دوایر ربط داشت که یکسان است و ربطی به محیط نداره. دو دایره داریم که همزمان با هم یک دور میزنند، برای روشنتر شدن موضوع بذارید یک مثال بیارم که درک مسئله ساده تر بشه. اگر خطهای مسافت طی شده را دو فنر یکسان باریک فرض کنیم که قابلیت جمع شدن و کشیده شدن دارد. فرض کنیم طول فنر به اندازه محیط دایره بزرگتر باشد، اکنون وقتی دایره بزرگتر حرکت میکند تا با یک دور، فنر را دور خود بپیچد، دایره کوچکتر علاوه بر حرکت، سعی میکند فنر را فشرده کند تا این طول را روی محیط خودش جای دهد. اگر طول فنر به اندازه محیط دایره کوچکتر باشد، با حرکت دایره بزرگتر آن را کم کم همزمان با حرکت باز میکند تا آن را روی محیط خود قرار دهد. به همینصورت اگر طول فنر هرچی باشه، با فشرده یا کش دادن فنر، هردو دایره همزمان آن را روی محیط خود جای میدهند،

  7. سلام
    نباید در این مساله محیط دایره ها رو با هم قیاس کنیم. مرکز دایره که محیط صفر داره به اندازه محیط دایره بزرگ حرکت میکنه. بعبارتی هر نقطه دلخواه درون دایره به اندازه محیط بزرگترین دایره جابجا میشه

    • میثاق on 2020-01-18 at 13:41
    • پاسخ

    سرعت دایره کوچکتر بیشتر از چرخ بزرگتر است و اگر نسبت شعاع چرخ بزرگ به کوچک را a در نظر بگیریم پس از یک بار دور زدن چرخ بزرگتر، چرخ کوچکتر a دور می چرخد.

      • ناشناس on 2020-02-10 at 16:07
      • پاسخ

      سرعت خطی چرخ بزرگتر بیشتره

    • م م ضد on 2018-12-19 at 02:13
    • پاسخ

    عزیز این مسئله قرن هاست ذهن دانشمندارو مشغول کرده بعد تو فکر کردی به همین راحتی حل میشه میگه چرا محیط هاشون برابر شده نه اینکه مسافت یکسان طی کردن یا باهم حرکت میکنند

      • میلاد on 2023-12-03 at 23:15
      • پاسخ

      سلام
      هنگامی میتوان محیط یک دایره را با مسافت طی شده تعریف کنیم که خود به تنهایی محیط خود را روی خط طی کند.
      با توجه به فرمول محیط و شعاع با افزایش شعاع محیط افزایش دارد.
      هنگامی که دایره بزرگ میچرخد و محیط خود را برابر با مسافت ژی شده برای خودش میکند ،دایره های درونی خودش هم مجاب به چرخش میشند ولی با نسبت حرکتی بالا تر .چون محیط بزرگ دارد دستور میدهد.اگر محیط کوچک خودش به تنهایی دستور دهنده باشد خواهیم دید که مسافت کمتر ثبت میشود ولی دایره بزرگ با دستور دایره کوچک یک دور زد ولی در مسافت کمتر .یعنی محیط خودشو یک جوری در ۲π جا داد.پس با سرعت بیشتری خودشو جا داد در مسیر طی شده محیطی دایره کوچک.
      از همین خاصیت است که گیر بکس ها و چرخ دنده ها ایجاد شده ان.

    • Math Love on 2016-09-21 at 00:16
    • پاسخ

    سلام

    این سوال خوبیه؛نگاه کنید اگر چرخ کوچیکه را در حالت عادی روی زمین بغلتانیم مسافتی کمتر از چرخ بزرگه با همین شرایط را طی میکند ولی در این حالت که چرخ بزرگ و کوچک با زاویه یکسان شروع به حرکت میکند ولی چرخ بزرگ و کوچیک با هم میرسند.

    پس کاملا واضحه که (چرخ کوچک هم میغلته و هم میلغزه)یعنی چرخ بزرگ با خطی که به چرخ کوچیک وصله اون رو به سمت خودش می کشه و میلغزونه دقیقاً مثل بچه ای که دسته مامانش را گرفته و راه میره.

    1. بسیار زیبا توضیح دادید احسنت

      1. با سلام
        کاملا درسته که دایره کوچیکه همراه حرکت میلغزه ولی چگونه ؟
        چون یک جسم پیوسته و بدون اپسیلون فاصلس .بقول دوسمون دهنت سرویس ارسطو امشب تا خود صبح درگیرش بودم چل شدم

      • ناشناس on 2022-06-01 at 22:38
      • پاسخ

      عالی بود ممنون

      • امید نصرتپور on 2023-03-12 at 14:34
      • پاسخ

      کاملا درسته . اگه بخواهیم حرکتمون خطی باشه و یک نقطه روی محیط دایره بزرگ و کوچیک همیشه تکیه گاه باشه فقط یک دایره میتونه حرکت بدون لغزش داشته باشه. میشه مسئله فقط از طریق آزمایش عملی درک کرد. و در انتها دهنت سرویس ارسطو دوساعته مخمونو گرفتی😂

  8. سلام

    اگه در کنار ریاضی مسأله، فیزیک اون رو هم در نظر بگیریم امکان داره.

    محل برخورد دایره بزرگ با زمین مرکز آنی دوران است، بنابراین سرعت دایره کوچک از دایره بزرگ بیشتر است. اگه سرعت ها به نسبت عکس شعاع ها باشد، مسافت طی شده برابر می شود.

    1. مشکل اینه که با پذیرفتن این موضوع نتیجه میشه که محیط دایره ها برابرند و این تناقضی است که باید پاسخ داده شود

        • مسعود on 2025-03-23 at 11:10
        • پاسخ

        نمای روبرو دایره بنظر میرسد ولی نمای جانبی کار با توجه به فاصله بین دو دایره روی هم شکل مخروط ایجاد می‌کند. در واقع یک خطای دید هست.

دیدگاهتان را بنویسید

آدرس پست الکترونیکی شما منتشر نمی‌شود.