Dzieci mogą czasami być bardzo ciekawe, a czasami zadają pytania, na które bardzo trudno jest odpowiedzieć. Na przykład, dlaczego ludzie z niego nie spadają? Przecież jest okrągły, obraca się wokół własnej osi, a nawet porusza się po rozległych przestrzeniach Wszechświata wśród ogromnej liczby gwiazd. Dlaczego człowiek może spokojnie chodzić, siedzieć na kanapie i wcale się nie martwić? Ponadto niektóre narody żyją „do góry nogami”. A upuszczona kanapka spada na ziemię i nie leci w niebo. Może coś nas ciągnie na Ziemię i nie możemy się oderwać?
Dlaczego ludzie nie spadają z powierzchni Ziemi?
Jeśli dziecko zacznie pytać podobne pytania, wtedy możesz mu powiedzieć o grawitacji, lub w inny sposób - o grawitacji. Przecież to właśnie to zjawisko sprawia, że każdy obiekt ma tendencję do zbliżania się do powierzchni Ziemi. Dzięki grawitacji człowiek nie spada ani nie odlatuje.
Grawitacja Ziemi pozwala ludności planety spokojnie poruszać się po jej powierzchni, wznosić budynki i wszelkiego rodzaju konstrukcje, a także jeździć na sankach lub nartach po górach. Grawitacja powoduje, że przedmioty spadają zamiast wznosić się w górę. Aby sprawdzić to w praktyce, wystarczy rzucić piłkę. On i tak spadnie na ziemię. Dlatego ludzie nie spadają z powierzchni Ziemi.
A co z Księżycem?
Z pewnością, Grawitacja Ziemi zapobiega upadkowi człowieka z ziemi. Ale pojawia się kolejne pytanie - dlaczego Księżyc na niego nie spada? Odpowiedź jest bardzo prosta. Księżyc porusza się stale po orbicie naszej planety. Jeśli satelita Ziemi zatrzyma się, z pewnością spadnie na powierzchnię planety. Można to również sprawdzić biegając mały eksperyment. Aby to zrobić, należy przywiązać sznurek do nakrętki i odkręcić go. Będzie poruszać się w powietrzu, aż się zatrzyma. Jeśli przestaniesz odkręcać, nakrętka po prostu spadnie. Warto również zauważyć, że grawitacja Księżyca jest około 6 razy słabsza niż grawitacja Ziemi. Z tego powodu odczuwa się tutaj nieważkość.
każdy to ma
Prawie wszystkie przedmioty mają siłę przyciągania: zwierzęta, samochody, budynki, ludzie, a nawet meble. A dana osoba nie jest przyciągana do innej osoby tylko dlatego, że nasza grawitacja jest wystarczająco niska.
Siła przyciągania zależy bezpośrednio od odległości między poszczególnymi ciałami, a także od ich masy. Ponieważ człowiek waży bardzo mało, nie przyciągają go inne przedmioty, ale Ziemia. W końcu jego masa jest znacznie większa. Ziemia jest bardzo duża. Masa naszej planety jest ogromna. Naturalnie siła przyciągania jest ogromna. Dzięki temu wszystkie obiekty przyciągane są do Ziemi.
Kiedy odkryto grawitację?
Dzieci mogą nie interesować się nudnymi faktami. Ale historia odkrycia grawitacji jest dość dziwna i zabawna. odkrył Izaak Newton. Naukowiec siedział pod jabłonią i myślał o Wszechświecie. W tym momencie na jego głowę spadł owoc. W rezultacie naukowiec zdał sobie sprawę, że wszystkie obiekty spadają w dół, ponieważ działa siła grawitacji. kontynuował swoje badania. Naukowiec odkrył, że siła grawitacji zależy od masy ciał, a także od odległości między nimi. Udowodnił także, że obiekty znajdujące się na dużej odległości nie są w stanie na siebie oddziaływać. W ten sposób powstało prawo grawitacji.
Czy wszystko się wali: mały eksperyment
Aby dziecko mogło lepiej zrozumieć, dlaczego ludzie nie spadają z powierzchni Ziemi, możesz przeprowadzić mały eksperyment. Do tego będziesz potrzebować:
- Karton.
- Filiżanka.
- Woda.
Szklankę należy wypełnić płynem po same brzegi. Następnie pojemnik należy przykryć kartonem, aby do środka nie dostało się powietrze. Następnie musisz odwrócić szklankę do góry nogami, trzymając karton ręką. Eksperyment najlepiej przeprowadzić nad zlewem.
Co się stało? Karton i woda pozostały na swoim miejscu. Faktem jest, że w pojemniku nie ma absolutnie powietrza. Karton i woda nie są w stanie pokonać ciśnienia powietrza na zewnątrz. Z tego powodu pozostają na swoich miejscach.
Bączek jest hipnotyzujący! Można, niczym patrząc na ogień ognia, patrzeć na to zjawisko przez długi czas, doświadczając niegasnącego zainteresowania, ciekawości i innych niezrozumiałych uczuć... Być może w zrozumieniu teorii klasycznego blatu i odpowiedniego jej zastosowania w praktyce tam jest „pochowany pies”...
Wykorzystanie i pokonanie grawitacji... A może po prostu czasami chcemy tak myśleć, gdy widzimy zjawiska, których nie jesteśmy w stanie od razu zrozumieć i wyjaśnić.
Zacznijmy od odpowiedzi na pytanie zawarte w tytule artykułu. Tekst odpowiedzi podzieliłem na krótkie, ponumerowane akapity, aby maksymalnie ułatwić odbiór informacji z możliwością odwrócenia uwagi w trakcie czytania i łatwego późniejszego powrotu do tekstu i znaczenia artykułu. Iść do następny punkt dopiero po zrozumieniu istoty poprzedniego.
Spójrzmy na zdjęcie, które przedstawia klasyczny top.
1. Naprawiono absolutny układ współrzędnych Wół 0 y 0 z 0 pokazany na zdjęciu kolor purpurowy. Prostokątny środek Układ kartezjański współrzędne to punkt O, na którym spoczywa bączek.
2. Ruchomy układ współrzędnych Cxyz pokazany na rysunku kolorem niebieskim. Osie tego układu nie obracają się wraz z blatem, ale powtarzają wszystkie pozostałe ruchy! Centrum tego układ prostokątny współrzędne to punkt C, który leży w środkowej płaszczyźnie dysku wierzchołka i jest jego środkiem masy.
3. Ruch względny góra to ruch (obrót) względem ruchomego układu współrzędnych Cxyz.
4. Ruch przenośny to ruch blatu wraz z ruchomym układem współrzędnych Cxyz w stosunku do układu stacjonarnego Wół 0 y 0 z 0 .
5. Na rysunku kolorem zielonym zaznaczono wektory sił i momentów.
6. Dysk na górze ma masę M i waga G= M* G, Gdzie G- przyśpieszenie grawitacyjne.
7. To, że niewirujący blat przewraca się na bok, z reguły nikogo nie dziwi. Wierzch przewraca się na bok na skutek działania momentu wywracającego Mdef= G* P, które nieuchronnie powstaną przy najmniejszym odchyleniu górnej osi z z Oś pionowa z 0 . Tutaj P- siła ramion G, mierzona wzdłuż osi y.
8. Zgodnie z rysunkiem upadek nieobrotowego blatu następuje wokół osi X!
W stosunku do bezwzględnie ustalonego układu współrzędnych Wół 0 y 0 z 0 oś X spadając, porusza się równolegle do płaszczyzny powierzchnia cylindryczna promień OC.
Oś y jednocześnie toczy się po okręgu o promieniu OC, zmieniając kierunek w przestrzeni absolutnej wraz z osią z, który obraca się wokół punktu O.
Biorąc pod uwagę spadek wierzchołka w przestrzeni absolutnej względem punktu C, możemy stwierdzić, że góra i układ współrzędnych są z nią sztywno powiązany Cxyz obraca się wokół osi X w kierunku momentu wywracającego Mdef.
9. Rozważ ruch dowolny punkt materialny, należący do dysku bączka. Aby to zrobić, wybierz punkt A, posiadający masę m A i leżąc na przykład w samolocie Cxy na obrzeżach dysku w pewnej odległości R od środka masy punktu C.
10. Zakładamy, że początkowo o to chodzi A To ma prędkość liniowa ruch względny V Awzgl, spowodowane jedynie ruchem obrotowym blatu wokół własnej osi z. Wektor prędkości V Awzgl równolegle do osi X.
11. Pamiętamy, że góra wiruje zgodnie z ruchem wskazówek zegara z bardzo dużą prędkością kątową ω wzgl wokół osi z, moment nadal obowiązuje Mdef, wynikające z nieuniknionego początkowego odchylenia osi z od pionu.
12. Punkt posiadający masę nie może natychmiastowo zmienić swojej prędkości, gdyż w tym celu należy mu nadać przyspieszenie równe nieskończoności - co ze względu na prawo bezwładności jest uważane za niemożliwe. Oznacza to wzrost prędkości V Auliczka, spowodowane działaniem momentu wywracającego Mdef, nastąpi to za jakiś czas i bączek będzie miał czas obrócić się pod pewnym kątem. Aby uprościć wyjaśnienie procesu, załóżmy umownie, że przenośna prędkość punktu A V Auliczka osiągnie maksimum w momencie, gdy punkt A obróci się o kąt 90° (¼ obrotu) i przetnie oś X.
13. Na rysunku wektory prędkości przenośnej punktu A V Auliczka w różnych momentach różne kąty obroty są pokazane na fioletowo, a wektor prędkość względna V Awzgl w początkowej pozycji punktu jest przedstawiony w kolorze brązowym.
14. Zgodnie z powyższym, jeśli spojrzysz na rysunek, staje się oczywiste, że góra zacznie się przechylać wokół własnej osi X, wokół osi y!
15. Ze względu na powstały ruch przenośny (przewrócenie), gdy punkt A, wykonując obrót wokół osi z, wrócę do pozycja startowa na oś y, wektor ją prędkość absolutna V A zostanie odrzucony w kierunku przewrócenia, to znaczy w kierunku ruchu przenośnego względem wektora prędkości względnej V Awzgl.
16. Jakakolwiek zmiana prędkości może być spowodowana jedynie działaniem niezerowego przyspieszenia! W w tym przypadku przyspieszenie to nazywa się przyspieszeniem Coriolisa Ardzeń. Jest on skierowany wzdłuż linii działania prędkości V Auliczka ruch figuratywny, który to spowodował. Wektor Ardzeń równolegle do osi z.
17. Ruch postępowy powodujący przyspieszenie Coriolisa Ardzeń, powoduje wzrost odpowiednio do siły bezwładności Frdzeń, który działa w kierunku przeciwny kierunek wektor Ardzeń.
18. Z kolei siła bezwładności Coriolisa Frdzeń tworzy moment wokół osi X Mdziewczyna= Frdzeń* R zwany momentem żyroskopowym. To moment żyroskopowy Mdziewczyna, przeciwdziałając momentowi wywracającemu Mdef, równoważy system i nie pozwala, aby bączek przewrócił się na bok!!!
19. Góra, nie mając czasu na obrót wokół jednej osi, zaczyna się obracać wokół drugiej i tak dalej, dopóki istnieje obrót, podczas gdy aktywny jest moment kinetyczny H= ω wzgl* M* R 2 /2 !
W przenośni możemy powiedzieć tak: gdy tylko bączek zacznie opadać pod wpływem momentu grawitacji Mdef, obracając się wokół określonej osi, dzięki czemu po chwili wokół tej samej osi powstaje moment żyroskopowy Mdziewczyna, uniemożliwiając ten obrót. Zatem te dwa momenty „nadrabiają zaległości” – jeden upuszcza szczyt, drugi powstrzymuje go przed upadkiem…
20. Oś z, sztywno połączona z osią obrotu blatu, opisuje w absolutnym układzie współrzędnych Wół 0 y 0 z 0 stożek z wierzchołkiem w punkcie O. Ten Ruch rondowy osie z z szybkością ω uliczka zwana precesją.
21. Wykres wektorowy pokazany na poniższym rysunku przedstawia równoważący się wzajemnie wywracający moment ciężkości Mdef i moment żyroskopowy Mdziewczyna.
Mdef= Mdziewczyna= H* ω uliczka
Moment żyroskopowy Mdziewczyna próbuje obrócić wektor momentu pędu wzdłuż najkrótszej ścieżki H w kierunku wektora prędkości kątowej obrotu przenośnego ω uliczka. W tym przypadku precesja jest wektorem ω uliczka- ma tendencję do obracania tego samego wektora H i połączyć go po innej najkrótszej drodze z wektorem wywracającego momentu grawitacji Mdef. Te dwa działania stanowią podstawę zjawiska, którego nazwą jest efekt żyroskopowy.
Podczas rotacji ( ω wzgl≠0 ), góra ma moment kinetyczny H, co zapewnia istnienie momentu żyroskopowego Mdziewczyna, co z kolei kompensuje wpływ momentu ciężkości Mdef, co spowodowało pojawienie się momentu żyroskopowego Mdziewczyna…
Taka jest opowieść o „domu, który zbudował Jack”, tylko krąg jest zamknięty i istnieje tak długo, jak „wierzchołek się kręci – dziecięca zabawa”!
Leonhard Euler (Rosja) położył podwaliny pod teorię szczytu, rozwiązując problem wierzchołka ze środkiem ciężkości w punkcie podparcia. Teorię opracował Joseph Louis Lagrange (Francja), rozwiązując problem wierzchołka, którego środek ciężkości znajduje się na osi obrotu, ale nie w punkcie podparcia. Największy postęp w rozwiązaniu problemu teorii szczytu osiągnęła Sofya Vasilyevna Kovalevskaya (Rosja), która rozwiązała problem blatu, którego środek ciężkości nie leży na osi obrotu.
...A może obrót góry następuje z zupełnie innych powodów, a nie zgodnie z przytoczoną powyżej teorią, o której Lagrange opowiadał światu? Może ten model opisuje proces „poprawnie”, ale istota fizyczna jest inna? Kto wie... ale rozwiązanie matematyczne zadania w ogólna perspektywa wciąż nie, a bączek nie ujawnił jeszcze ludzkości absolutnie wszystkich swoich tajemnic.
Subskrybuj do zapowiedzi artykułów w oknach znajdujących się na końcu każdego artykułu lub u góry każdej strony, oraz Nie zapomnij potwierdzać Subskrypcja .
P potwierdzać subskrypcję należy kliknąć w link w liście, który dotrze do Ciebie na określoną pocztę (może dotrzeć do folderu « spam » )!!!
Z zainteresowaniem przeczytam Wasze komentarze, drodzy czytelnicy!
I choć dziś wyraźnie słychać, że piosenka jest w ogóle piosenką taneczną, rytmem i stylem zbliżoną do disco, to bez wahania uznaliśmy ją za prawdziwą. Foto: Skan okładki SV
Historia CRUISE, podobnie jak wielu innych radzieckich lat 80., ma swoje korzenie w VIA. Zespół był tak pokaźny, bo 12-osobowy - YOUNG VOICES. W 1980 roku postanowiono przyjąć go do tej dużej firmy.
Ten facet w ciemnych okularach (Sarychew w dzieciństwie wybił sobie oko domowym pistoletem i przez długi czas miał z tego powodu kompleks) okazał się nie tylko utalentowanym klawiszowcem i właścicielem domowego syntezatora, ale także bardzo kreatywna osoba. To on wysunął pomysł stworzenia w oparciu o YOUNG VOICES własna grupa, który po oficjalnym programie złożonym z pieśni kompozytorów radzieckich miał na scenie zagrać własny materiał.
Siergiej Sarychev:
„Namówiłem ich lidera Matveya Anichkina, aby zorganizował koncert składający się z dwóch części. Tak, aby w pierwszej części YOUNG VOICES na swoich „fajkach” wykonali ten swój „jazz”, a w drugiej pięciu muzyków YOUNG VOICES zagrało rocka”.
Szybko stało się jasne, że druga część cieszyła się znacznie większym zainteresowaniem publiczności niż pierwsza. I już w 1981 roku w Filharmonii w Tambowie powstała rockowa piątka osobna grupa zwany REJSEM.
Valery Gaina, gitarzysta CRUISE:
„...zauważyliśmy całkowicie niezrozumiałą reakcję publiczności - gdy tylko zaczęliśmy grać te utwory, publiczność od razu oszalała. Niespodziewanie. Te utwory nie były wówczas znane – nie było żadnych nagrań. I wywołali furię w „.
Choć pierwsza płyta grupy, pod prostą nazwą „Cruise-1”, sięga zwykle 1981 roku, muzycy wspominają, że sam debiutancki fonogram został nagrany jesienią 1980 roku (jeszcze przed opuszczeniem składu YOUNG VOICES). Pierwszy występ pod nową marką odbył się we wrześniu 1981 roku w Pałacu Sportu w Charkowie (wraz z grupą MAGNETIC BAND). Według wspomnień w pięciotysięcznej sali udało się przecisnąć osiem tysięcy osób. Ci, którzy mieli pecha, słuchali dźwięków dochodzących z ulicy.
Jazda, profesjonalna zabawa i pokaz laserowy sprawiły, że CRUISE stał się niezwykle popularny. W prasie łajano ich nawet za to, że młodzi ludzie łamią krzesła na ich koncertach.
Na pierwszą płytę Sarychev skomponował tylko jedną piosenkę, ale to ona stała się przełomowym hitem CRUISE. To prawda, że wielu słuchaczy było zdziwionych, dlaczego „Top” zawiera tylko jeden werset. Okazało się, że w pierwotnym pomyśle w ogóle nie było zaplanowanego wersetu.
Alexander Monin, wokalista CRUISE:
„Początkowo autor tej piosenki, Boris Doronin… napisał tekst w dwóch linijkach. Refren brzmiał: „Góra się kręci, góra się kręci, góra się kręci” i w refrenie nie powiedziano nic więcej. A refren brzmiał tak: „Łza płynie do przodu i do tyłu”.
Oto cały tekst. Powiedziałbym, że poezja. To był minimalizm, ale była to piosenka przepełniona pewnymi emocjami. Każde zdanie można wymówić za pomocą w różnych intonacjach sto tysięcy razy. To właśnie wydarzyło się w piosence. Ale... Lokalni moskiewscy cenzorzy zaatakowali nas, twierdząc, że piosenka nie może składać się z dwóch linijek. Przyjęliśmy to i podpisaliśmy trochę więcej. Chociaż istota piosenki się nie zmieniła.”
Tekst uzupełnił główny autor tekstów CRUISE, a piosenka nabrała znaczenia pożądanego przez sowieckich cenzorów.
Aleksander Monin:
„Musisz zrozumieć, że jest to absolutna symbolika. To nie jest zabawka dla dzieci. Jest to stale obracający się symbol życia, który okresowo obraca się wolniej, potem szybciej, a następnie przewraca się na bok. Aby się obracał i nie zatrzymywał, należy podjąć pewien wysiłek. Właśnie o tym jest ta piosenka…”
Hity grupy CRUISE nie ograniczały się do „Top”. Wystarczy wspomnieć takie jasne piosenki, jak „Nie pozwól swojej duszy być leniwym”, „Muzyka Newy”, „Jak nudno jest żyć bez jasna bajka" Muzykę do nich skomponował Valery Gaina, który jednak nie wahał się wstawić do „Fairy Tale” fragmentu piosenki Boba Dylana „I Want You”.
Jeśli chodzi o „Duszę”, tutaj Gaina sięgnęła po klasykę, a mianowicie po wiersz poety. Osobiście nigdy nie lubiłem tej piosenki – refren durowy nie współgrał dobrze z tekstem. Ale CRUISE udało się przenieść „Soul” na duży ekran – ich występ można było zobaczyć m.in film fabularny„Podróż będzie przyjemna” (1982).
Radziecki przemysł nagraniowy raczył zwrócić uwagę na sukces grupy dopiero w 1983 roku. „The Top” wreszcie znalazł swoje ucieleśnienie na winylu. Najpierw jako jeden z utworów ze zbioru „Parade of Ensembles”, a dopiero w 1985 roku – na osobnej EPce samego CRUISE. 
Zdjęcie: Okładki płyt
W tym czasie grupie udało się rozpaść (w 1984 r. wydano dekret, który zabił wiele radzieckich zespołów rockowych) i ponownie się zjednoczył - tym razem w przebraniu „heavy metalowego” trio kierowanego przez Gainę. „Metal” był w modzie, a „Bączki” nie były już odpowiednie.
W 1989 roku grupa ponownie się rozpadła, a Gaina zorganizował własny projekt. Ponownie CRUISE powstał dopiero w 1992 roku z inicjatywy Monina. W tym czasie kraj był pełen nostalgii i przypomnieli sobie „Wołoczoka”. To prawda, że teraz zagrali ostrzej.
A co z Sarychowem? - ty pytasz. Sarychev opuścił CRUISE na początku 1983 roku, aby stworzyć własny projekt. Ale o tym więcej w następnym artykule.
Strona 3
Pokazuje to wzór (92.1). prędkość kątowa Im większa jest prędkość kątowa obrotu wierzchołka wokół własnej osi symetrii, tym mniejsza jest precesja coj.
Ze wzoru (92.1) wynika, że im większa jest prędkość kątowa precesji, tym większa jest prędkość kątowa obrotu wierzchołka wokół jego osi symetrii.
Dla dowolnego blatu łatwo jest ustalić położenie osi figury (osi symetrii ciała) i obserwować jego ruchy podczas obrotu blatu. Chwilowa oś obrotu jest, ogólnie rzecz biorąc, niewidoczna.
Grupy metali można uznać za wierzchołki symetryczne, które mają dwa równe momenty bezwładności wokół osi prostopadłych do głównej osi obrotu wierzchołka.
Grupy metali można uznać za wierzchołki symetryczne, które mają dwa równe momenty bezwładności wokół osi prostopadłych do głównej osi obrotu wierzchołka. Często w cząsteczce można wyróżnić sztywną podstawę, z którą związany jest jeden lub więcej sztywnych wierzchołków.
| Rotacja wewnętrzna / t / 1 / a, (VI. 152. |
Grupy metali można uznać za wierzchołki symetryczne, które mają dwa równe momenty bezwładności wokół osi prostopadłych do głównej osi obrotu wierzchołka. Często w cząsteczce można dostrzec sztywną podstawę, z którą jest powiązany jeden lub więcej sztywnych wierzchołków.
Środek ciężkości zwieńczenia, którego oś ulega szybkiej precesji, praktycznie się zatrzymał i ponownie nabrał określonej prędkości dopiero w ostatniej fazie ruchu, gdy prędkość kątowa obrotu zwieńczenia zauważalnie spadła.
W przypadku braku rotacji o własną oś jego stan równowagi z pionowym kierunkiem osi będzie niestabilny (jeżeli środek ciężkości będzie wyższy niż punkt podparcia); gdy prędkość kątowa obrotu blatu wokół osi stanie się wystarczająco duża, stan merostatycznego obrotu blatu stanie się stabilny (nie tylko w sensie liniowym, ale nawet w sensie ścisłym), jeżeli siła działająca Uwzględniana jest tylko siła ciężaru. Jeśli jednak weźmiemy pod uwagę opór powietrza, to w równaniach małych oscylacji wejdą siły rozpraszające i teoretycznie odkryjemy, podobnie jak w rzeczywistości, że prędkość kątowa, choć powoli, będzie się zmniejszać, tak że w końcu góra spadnie. Obszerne wyjaśnienie tego zjawiska zostanie podane w rozdziale.
Przykład solidny, cóż, punktem stałym może być blat, którego spiczaste nogi opierają się o gniazdo wykonane w stojaku, tak że ten koniec nogi pozostaje nieruchomy podczas obrotu blatu.
Dla całej cząsteczki o masie M, łącznie z grupą wirującą w pozycji równowagi, główna osie centralne bezwładność 1, 2, 3 i główne momenty bezwładności względem tych osi / d, 1B, / s; następnie przeprowadzone osie współrzędnych góry tak, że oś 2 pokrywa się z osią obrotu blatu, oś x przechodzi przez środek ciężkości blatu i jest prostopadła do osi z, a oś y przechodzi przez punkt przecięcia x, z osi i jest do nich prostopadła. Górne atomy leżące na osi obrotu z są wyłączone z dalszych rozważań.
Przy dużej prędkości obrotowej wierzchołka prędkość precesji jest znikoma. Kiedy rotacja góry słabnie, zawsze obserwuje się precesję.
Włącz silnik elektryczny i zwiększ prędkość obrotową blatu do 8000 obr/min. Kiedy góra się obraca, minerały ciężkie osiadają i utkną w rowkach góry 5, natomiast minerały lekkie są wyrzucane wraz z cieczą na ścianki rozdzielaczy 2 i 6 i przez wylot 3 przedostają się do lejka Buchnera. Ponieważ filtrowanie zachodzi powoli, włącz pompę olejową.
Benedetti charakteryzuje impet przez kierunek, uznając go za pewny element prosty. W ten sposób tłumaczy obrót blatu prostotą impulsów poziomych i stycznych, które równoważą ciężar części, do których są przymocowane. Choć prędkość szczytu jest duża, pozwala to na utrzymanie jego pozycji. W miarę wyczerpywania się impulsów ustępują one miejsca grawitacji, co prowadzi do upadku szczytu. Na podstawie tych argumentów Benedetti pokazuje, że nie może być doskonałego ruchu naturalnego (a jest to jedynie wieczny i jednostajny ruch po okręgu).
Pewnie każdy z nas miał w dzieciństwie bączek. Jakże ciekawie było patrzeć, jak się kręci! I naprawdę chciałem zrozumieć, dlaczego stacjonarny bączek nie może stać pionowo, ale kiedy go wystrzelisz, zaczyna się obracać i nie spada, zachowując stabilność na jednym wsporniku.
Chociaż bączek jest tylko zabawką, przyciągnął szczególną uwagę fizyków. Bączek to jeden z rodzajów ciał, który w fizyce nazywany jest blatem. Jako zabawka najczęściej ma konstrukcję składającą się z dwóch połączonych ze sobą półstożków, z osią przebiegającą przez środek. Ale góra może mieć inny kształt. Na górze znajduje się na przykład przekładnia mechanizmu zegara, podobnie jak żyroskop - masywna tarcza zamontowana na pręcie. Najprostszy blat składa się z dysku z osią umieszczoną w środku.
Nic nie jest w stanie zmusić blatu do pozostania w pozycji pionowej, gdy jest nieruchomy. Ale kiedy go odkręcisz, będzie stabilnie stał na ostrym końcu. I co większa prędkość jego obrót, tym bardziej stabilna jest jego pozycja.
Dlaczego bączek nie spada?
Kliknij na zdjęcie
Zgodnie z prawem bezwładności, odkryte przez Newtona, wszystkie ciała w ruchu mają tendencję do utrzymywania kierunku ruchu i wielkości prędkości. W związku z tym obrotowy blat również podlega temu prawu. Siła bezwładności zapobiega opadaniu blatu, starając się zachować pierwotny charakter ruchu. Oczywiście grawitacja próbuje przewrócić górę, jednak im szybciej się obraca, tym trudniej pokonać siłę bezwładności.
Precesja wierzchołka
Popchnijmy górną część obracając ją przeciwnie do ruchu wskazówek zegara w kierunku pokazanym na rysunku. Pod wpływem przyłożonej siły przechyli się w lewo. Punkt A przesuwa się w dół, a punkt B w górę. Oba punkty, zgodnie z prawem bezwładności, oprą się pchnięciu, próbując wrócić pozycja początkowa. W rezultacie powstanie siła precesyjna skierowana prostopadle do kierunku pchnięcia. Górna część obróci się w lewo pod kątem 90° w stosunku do przyłożonej do niej siły. Gdyby obrót był zgodny z ruchem wskazówek zegara, skręciłby w prawo pod tym samym kątem.
Gdyby blat się nie obracał, to pod wpływem grawitacji natychmiast spadłby na powierzchnię, na której się znajduje. Ale obracając się, nie spada, ale podobnie jak inne obracające się ciała otrzymuje moment pędu (pęd pędu). Wielkość tego momentu zależy od masy wierzchołka i prędkości obrotowej. Powstaje siła obrotowa, która podczas obrotu zmusza oś blatu do utrzymania kąta nachylenia względem pionu.
Z biegiem czasu prędkość obrotowa blatu maleje, a jego ruch zaczyna zwalniać. Jego górny punkt stopniowo odchyla się od pierwotnego położenia na boki. Jego ruch odbywa się po rozbieżnej spirali. Jest to precesja osi wierzchołka.
Efekt precesji można zaobserwować także wtedy, gdy nie czekając, aż jej obrót zwolni, po prostu popchniemy górę, czyli przyłożymy ją do niej siła zewnętrzna. Moment przyłożonej siły zmienia kierunek momentu pędu górnej osi.
Potwierdzono eksperymentalnie, że szybkość zmiany momentu pędu obracającego się ciała jest wprost proporcjonalna do wielkości momentu siły przyłożonej do tego ciała.
Żyroskop
Kliknij na zdjęcie
Jeśli spróbujesz popchnąć bączek, obróci się on i powróci do pozycji pionowej. Co więcej, jeśli go wyrzucisz, jego oś nadal utrzyma swój kierunek. Ta właściwość góry jest wykorzystywana w technologii.
Zanim ludzkość wynalazła żyroskop, używała go różne sposoby orientacja w przestrzeni. Były to pion i poziom, którego podstawą była grawitacja. Później wynaleźli kompas, który wykorzystywał magnetyzm Ziemi i astrolabium, którego zasada opierała się na położeniu gwiazd. Ale w trudne warunki urządzenia te nie zawsze mogły działać.
Działanie żyroskopu wynalezionego w r początek XIX stulecia autorstwa niemieckiego astronoma i matematyka Johanna Bonenbergera, nie zależała od zła pogoda drgania, kołysanie lub zakłócenia elektromagnetyczne. Urządzeniem tym był ciężki metalowy dysk z osią przechodzącą przez środek. Całość ujęto w pierścień. Miał jednak jedną istotną wadę - jego praca szybko zwalniała z powodu sił tarcia.
W drugiej połowie XIX wieku zaproponowano zastosowanie silnika elektrycznego do przyspieszania i utrzymywania pracy żyroskopu.
W XX wieku żyroskop zastąpił kompas w samolotach, rakietach i łodziach podwodnych.
W żyrokompasie obrotowe koło (wirnik) zamontowane jest w przegubie Cardana, będącym uniwersalnym przegubowym wspornikiem, w którym nieruchomy korpus może swobodnie obracać się jednocześnie w kilku płaszczyznach. Co więcej, kierunek osi obrotu nadwozia pozostanie niezmienny niezależnie od tego, jak zmieni się położenie samego zawieszenia. Ten rodzaj zawieszenia jest bardzo wygodny w użyciu tam, gdzie panuje ruch. Przecież unieruchomiony w nim przedmiot, bez względu na wszystko, utrzyma pozycję pionową.
Wirnik żyroskopowy utrzymuje swój kierunek w przestrzeni. Ale Ziemia się obraca. I obserwatorowi będzie się wydawało, że w ciągu 24 godzin oś wirnika wykona się pełny obrót. W żyrokompasie wirnik utrzymywany jest w pozycji poziomej za pomocą ciężarka. Grawitacja wytwarza moment obrotowy, a oś wirnika jest zawsze skierowana na północ.
Żyroskop stał się najważniejszy element systemy nawigacji statków powietrznych i statków.
W lotnictwie wykorzystuje się urządzenie zwane sztucznym horyzontem. Jest to urządzenie żyroskopowe, za pomocą którego określane są kąty przechylenia i pochylenia.
Na bazie blatu stworzono także stabilizatory żyroskopowe. Szybko obracający się dysk zapobiega zmianom osi obrotu i „tłumi” przechyły na statkach. Stabilizatory tego typu stosowane są także w helikopterach w celu stabilizacji ich równowagi w pionie i w poziomie.
Nie tylko top może oszczędzać stabilna pozycja względem osi obrotu. Jeśli organizm ma prawidłowe kształt geometryczny, obracając się, jest również w stanie utrzymać stabilność.
„Krewni” na górze
Na górze mają „krewnych”. To jest rower i kula karabinowa. Na pierwszy rzut oka są zupełnie inne. Co ich łączy?
Każde z kół roweru można uznać za top. Jeśli koła się nie poruszają, rower przewraca się na bok. A jeśli się toczą, to on również utrzymuje równowagę.
A kula wystrzelona z karabinu również wiruje w locie, zupełnie jak top. Zachowuje się tak ponieważ lufa karabinu posiada gwintowanie gwintowe. Przebiegając przez nie, kula trafia ruch obrotowy. A w powietrzu utrzymuje tę samą pozycję, co w lufie, ostrym końcem do przodu. Pociski armat obracają się w ten sam sposób. W przeciwieństwie do starych armat, które strzelały kulami armatnimi, zasięg i celność takich pocisków jest większa.