O żyroskopach, Systemie Słonecznym i momencie pędu

1/7

Poniższe strony są wersją internetową artykułu K. Służewski, G. Karwasz, Fizyka i zabawki - wyjść poza fenomenologię. O żyroskopach, systemie słonecznym i momencie pędu który ukazał sie w trzecim numerze Fizyki w Szkole w 2014 roku. Linki pod obrazkami w powyższym artykule prowadzą do odpowiednich linków z filmami/stronami internetowymi.

Wstęp
Zasada zachowania pędu
Zasada zachowania momentu pędu
Moment pędu w artylerii
Sumowanie momentów pędu
Moment pędu koła rowerowego
Precesja
Precesja koła rowerowego
O precesji dokładniej
Nutacja

Każdy z nas w dzieciństwie bawił się wszelkiego rodzaju bączkami (niektórzy bawią się do tej pory, jako dorosłe osobycheeky). Zarówno dzieci, jak i dorośli są zdumieni, że zachowują sie inaczej niż wszystko, co otacza nas wokół. Dlaczego się nie przewraca? Dlaczego "kiwa się" na boki? Dlaczego, kiedy się nie obraca, przewraca sie jak wszystko inne? Te, i inne pytania (świadome i podświadome), sprawiają , że bączki są tak fascynującą zabawką.

JW Player goes here

Bąk nie przewraca sie nawet, jeżeli spróbujemy sprawić to dodatkową zewnętrzna siłą. Po jej użyciu bąk zaczyna "kolebać się" na boki, ale się nie przewraca.

JW Player goes here

Dla ruchu postępowego istnieje zasada zachowania pędu (zobacz tu), która mówi, że w układzie zamkniętym suma pędów wszystkich ciał w nim się znajdującym pozostaje stała. Innymi słowy, zderzające sie kulki lub wózki na torze wymieniaja się swoimi pędami, ale suma tych pędów (o ile oczywiście pominiemy wszystkie opory ruchu) jest zawsze niezmienna.

JW Player goes here

Dla ruchu obrotowego istnieje analogiczna zasada - zasada zachowania momentu pędu. Mówi ona, że w układzie zamkniętym suma momentów pędu wszystkich ciał w nim się znajdujących pozostaje stała.  Innymi słowy, pojedynczy bąk, jeżeli nie będą działać na niego żadne siły zewnętrzne (np. opory ruchu) będzie obracał się w nieskończoność. Co wiecej kierunek prędkość, kierunek i zwrot wektora prędkości kątowej będa zachowane. Przykladem jest choćby wirująca kula ziemska.

Na filmie poniżej pokazany jest ruch ciężkiego, płaskiego, drewnianego bąka podpartego na patyku, wykonanego przez rzemieślnika z miejscowości Matsushima na północy Japonii. Podpórkę można przenosić ruchem translacyjnym, pochylać, bąk podrzucać, a moment pędu (kierunek wirowania bąka) nie zmienia się.

JW Player goes here

Moneta toczaca się po równi pochyłej, dopóki się obraca, porusza się na swojej krawędzi. Pochylona - skręca w kierunku pochylenia.

JW Player goes here
JW Player goes here

Jeżeli moneta na początku ma za małą prędkość kątową, a do tego podłoże, po którym sie porusza jest śliskie wówczas ruch na krawędzi staje się niemożliwy.

JW Player goes here

Bąk rozkręcony do dużek prędkości kątowej może być wręcz podrzucany. Złapany na podstawkę przez cały czas zachowuje kierunek ruchu.

Bąk "Neutron" pokazany poniżej rozkręcany jest elektromagnetycznie. Pochodzi z Muzeum Nauki "Questacom" z Canberry w Australii.

JW Player goes here

 

>>>>>>Kolejna część artykułu>>>>>>

Filmy - Bączki: składanie kolorów, z bezwładną masą w środku, magnetyczneprecesyjno - nutacyjne, grające, świecące, grająco-świecące, inne