Kamień celtycki

Ten ciekawy, pół-elipsoidalny przedmiot (podobno) odkryty przypadkowo przez archeologów i nazwany "kamieniem celtyckim" obraca się swobodnie tylko w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.

JW Player goes here

Rozkręćmy kamień w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara - obraca się swobodnie i długo.

A teraz zakręćmy nim w drugą stronę - po kilku obrotach zwalnia, zaczyna się chybotać w pionie, po czym znów obraca się w swoim "ulubionym" kierunku.


Kamień na pierwszy rzut oka wydaje się znakomicie symetryczny. Po dokładniejszym przyjrzeniu okazuje się, że jeden jego spodni bok jest nieco wklęsły. Ta mała asymetria powoduje, że kręci się w sposób całkowicie asymetryczny.

Podobnie ze Wszechświatem: materia i antymateria są doskonale symetryczne, a właściwie prawie doskonale. Mała asymetria - ładunku i parzystości, powoduje (?), że czas płynie tylko w jednym kierunku (!).

Zachowanie kamienia obrazuje szereg zjawisk związanych z prawem zachowania energii oraz momentu pędu, które w tym przypadku zdaje się być pogwałcone jeśli nie zwrócimy uwagi, iż mamy tu w rzeczywistości do czynienia z układem nie izolowanym. Zasada zachowania momentu pędu obowiązuje dla układów izolowanych tj. takich w których nie dochodzi do interakcji z otoczeniem, a tarcie występujące między kamieniem a podłożem warunku tego nie spełnia.

Początkowo kamień celtycki posiada energię kinetyczną ruchu obrotowego, energia ta na skutek specyficznej geometrii kamienia zostaje zamieniona w energię ruchu drgającego, w końcu znowu w energię rotacyjną.

Wenecka Gondola

Niesymetryczna jest również wenecka gondola - ta asymetria umożliwia wiosłowanie z jednej strony.



Dobrym przybliżeniem kamienia celtyckiego jest łyżka z zagiętym uchwytem (Ucke, 1996). Tak spreparowany "kamień" nie chce kręcić się swobodnie w obu kierunkach!

Analiza ruchu kamienia celtyckiego (Rattleback) jest dość złożona i wymaga już użycia komputera. Tych, którzy chcieliby zapoznać się z numeryczną symulacją kinematyki czółenka odsyłamy do testowej wersji pakietu Autolev [2].



[1] C. Ucke, Science and Toys in: Michelini, M. (Ed.): Teaching the Science of condensed Matter and new Materials, FORUM, Editrice Universitaria, Udinese, 1996, page 437-441, http://fluorine.e20.physik.tu-muenchen.de/~cucke/publicat.htm

[2] AutolevTM, Rattleback Simulation, http://www.autolev.com/WebSite/SampleProblemRattleback/Rattleback.html


Patrz także: inne zabawki, pojęcia i zjawiska związane:
Energia (Zas. zach. energii): Duża zjeżdżalnia | Koziołki - fikołki | Kroczące zwierzaki | Młynek Croksa | Pingwiny Zosi | Schodząca sprężyna | Schodzący dzięcioł | Słoneczne baterie | Spadające piłeczki | Wahadło Maxwella | Wahadło Newtona | Wstający bączek
Moment pędu: Lewitron | Schodząca sprężyna | Wahadło Maxwella | Wstający bączek
Tarcie Duża zjeżdżalnia | Foka | Koziołki-fikołki | Kroczące zwierzaki | Mała zjeżdżalnia | Pingwiny Zosi | Schodzący dzięcioł | Wstający bączek

KS16