Прецессия гироскопа [Veritasium]
Вот сайт с шаурмой.
[музыка]
Я всем привет, это Деррик канала Veritasium. Я тут смотрел серию роликов про вертолета 200 нас канала SmarterEveryDay. В одном из видео он рассказывает про гироскопическую процесссию. Это просто вынос мозга, поэтому я приехал в альма-матер - Сиднейский университет, чтобы с помощью учебного инвентаря рассказать вам подробнее об этом удивительном явлении.
Сначала нужно сказать пару слов о векторах. Языки этим понятием обозначает величины, имеющие направление. Взять те же импульс и силу - их как раз обозначает виде векторов. У этой тележки импульс направлен в ту сторону. Применив силу, я изменил направление импульсов.
Я толкаю... Я ошибся, право? Да, и импульс растет в том же направлении. Это всё вполне логично. Нечто похожее мы можем сказать и про вращающиеся тела: момент силы увеличивает момент импульса в том же направлении.
Давайте разберемся. Если я приложу силу к этой стороне колеса, то создам момент силы. Он равен силе, на которую умножили расстояние до оси вращения. Назовем его раскручивать за край - не обязательно, просто это проще, чем за центр.
Куда же направлен момент силы? Тут пригодится правило правой руки: пальцы смотрят вдоль радиуса, исходящего из оси вращения; сгибаем их в сторону приложенной силы, и большой палец укажет вектор момента силы. Он направлен сюда, под прямым углом к приложенной силе.
Сила направлена вниз, а вектор момента - на вас. Самый момент импульса колеса нарастает в том же направлении. Чем сильнее я раскручиваю колесо, его момент импульса увеличивается в том же направлении, что и момент силы, то есть в направлении камеры и вас, дорогие зрители.
Давайте рассмотрим, как устроена экспериментальная установка: колесо подвешено на веревке только с одной стороны. Если его отпустить, возникнет момент силы. И вот почему: вес тянет колесо вниз, и у нас есть радиус - расстояние веревки до колеса. Если отпустить, результат предсказуем: колесо качнется вправо.
На самом деле это тоже вращательное движение, а значит, на вас направлен момент силы, и он увеличивает момент импульса в том же направлении. Это возможно только если система качнется против часовой стрелки, что мы и наблюдаем.
Но что произойдет, если я сначала раскручу колесо? Тогда у него появится момент импульса из-за вращения на меня, а момент силы от качания...