Летечкиот куфер
Бидејќи мајсторите на реквизитите ја нарушуваат сликата кога шетаат низ студиото за време на преносот, ние во нашата игра на ТВ-погодувања вработивме роботи кои ги повлекоа сите потребни реквизити на двајцата презентери на претходно нацртана метална патека. Еден од оние рамни колички со два големи сребрени куфери само полека се вртеше во телевизиското студио. Имав пауза, играта во тек беше одговорност на мојот ко-домаќин.
Во меѓувреме, тој пронашол силен млад човек меѓу публиката и го замолил да ги земе двата куфери од автомобилот и да ги носи на далечина. Кога човекот со двата куфери беше на исто ниво со него, го повика. Ненадејната промена на курсот го принуди носачот на багаж нагло да се сврти надесно - и се случи изненадувачката работа: Куферот од десната рака стоеше скоро хоризонтално и така остана кога човекот, очигледно зачуден, се сврте еднаш на својата оска. Багажникот од левата страна не се обиде да се исправи на ист начин. Публиката уживаше и ракоплескаше живо.
Идиосинкратичен куфер: процесот беше добро исцениран. Се разбира, човекот беше инициран во играта. Секој што ја гледа раката на човекот, требаше да виде како тој ги контролира движењата на куферот. Одеднаш, тимот што имал задача да ја реши загатката, излегол со образложение дека веројатно имало вртлив врв во вистинскиот случај. „Одлично“, рече модераторот, „но нема да добиете поен за тоа. Претпоставувавме дека сè уште се сеќавате на тоа од часот по физика “.
Тој побарал од член на тимот да дојде во центарот на студиото и го замолил човекот да открие две работи, заигрувајќи се во случајот: прво, ориентацијата на оската на врвот и втората, насоката на вртење на роторот. Како и обично, тој додаде: „Имате една минута да размислувате додека свири музиката. Може да се консултирате со вашите пет колеги “.
Совет: Пронаоѓањето на оската беше најмалку проблем. За да го направите ова, екипажот требаше да направи само неколку пробни ротации на куферот. Насоката во која куферот можеше да се сврти без отпор мораше да биде аксијална насока. Како што се очекуваше, тоа беше паралелно со најкратките рабови и затоа беше нормално на најголемата површина на куќиштето, зад кое можеше да се скрие особено голем диск на роторот, кој, благодарение на релативно големиот момент на инерција, може да собере многу енергија во ротација и ветуваше долго траење на гиро без напојување со енергија.
Вртежен момент и прецесија: Се покажа дека е потешко да се погоди правецот на вртење на роторот. Паметно е да се обележи правецот на оската - пред да се сврти надесно во висечкиот случај, како што знаеме, хоризонтално и попречно кон правецот на вртење - и можната насока на вртење на роторот (во смисла на десна завртка) со векторска стрелка. Должината на векторот е целисходно пропорционална на големината на „аголниот момент“ (момент на инерција повеќе од аголна брзина).
Аголниот моментум Д на горниот дел се менува со дејството на „вртежните моменти“, кои имаат сличен ефект на горниот дел како шрафцигерот при навртување на завртки (кои, земајќи го предвид мнозинството од десничарите, вообичаено се завртки од десна рака). На ист начин како што е насоката и должината на векторот на аголниот момент, наведете ја големината, насоката и чувството на ротација на аголниот момент, насоката, чувството на ротација и големината на вртежниот момент се карактеризираат со насоката и должината на векторот на моментот М. Важно е промената на аголниот моментум D во времето t да биде еднаква на вртежниот момент M: dD/dt = M (гироскопска равенка; d/dt значи дериват).
Вртежниот момент во насока на аголниот моментум само ја менува нејзината големина, вртежниот момент нормален на аголниот момент го менува и својот правец. Ова ја става во движење оската на жиро: Гиро започнува да „преценира“.
Прецесијата на ротирачкиот врв поради нејзината ротациона инерција е аналогна на инерцијата на нејзината маса поради нејзината инерција при движење на орбитата. Ако некоја сила дејствува на подвижната маса во правец на моменталната брзина, таа ќе продолжи да лета во иста насока, иако со зголемување или намалување на брзината. Но, ако силата дејствува преку брзината, патеката е закривена. Во никој случај, брзината на масата моментално не го презема правецот на дејствувачката сила.
Исто е и со прецесијата на врвот. Кога случајот ќе се сврти со својата рачка во десната кривина, вертикален вртежен момент со векторска стрелка надолу делува на векторот на хоризонталниот аголен момент Го влече врвот на векторот на аголниот момент, надолу, аголот на аголниот импулс се приближува кон насоката на векторот на моментот („еднаков паралелизам“ - термин што се враќа до Леон Фуко). Ако куферот треба да застане - како што е опишано погоре - аголниот вектор на моментумот мора прво да се насочи налево. Тоа е, роторот во висечкиот куфер сигурно се свртел во насоката на движење на човекот како тркало од вагон.
Додуша, беше тешко да не се погреши во врска со ваквите прашања, особено со сценски страв пред четири телевизиски камери. Модераторот имаше ставено ознака на куферот. Со мала помош, тимот го доби вистинскиот резултат и доби два целосни поени, што им помогна да ја добијат играта со погодувања.
Вселенски врв: Врвот во случајот беше идентичен со стабилизациониот врв што леташе во вселената со комуникацискиот сателит „Симфонија“ и таму беше во функција пет години.
Производствената компанија Телдикс во Хајделберг ни го обезбеди случајот со жиро и неговиот двојник за преносот. Од моите белешки од тогаш, можам да забележам дека роторот имаше маса од 3,5 килограми и се вртеше со 3000 вртежи во минута или 50 вртежи во секунда. Магнетно беше монтиран на бесконтактен начин со цел да се изгуби што е можно помалку кинетичка енергија преку триење. Од друга страна, малите жироскопи кои работат во лагери, кои можат да се купат за деца и аматери во продавници за играчки, страдаат многу од триење со лизгање. За Јохан Готлиб Фридрих Бонанбергер се вели дека го измислил во 1817 година; од 1852 година ги нарекуваат жироскопи по Леон Фуко.
Танцувајте на врвот: класичниот гироскоп се состои од железен ротор, кој е монтиран помеѓу завртките за прилагодување во челичен прстен. Во минатото, во амбалажата како додаток била пронајдена масивна Ајфелова кула направена од леано цинк, на која гироскопот преценирал величествено. Малата пластична капа што купувачите ја добиваат овие денови е премногу лесна и може да се фрли само. Со повлекување на кабелот што треба претходно да се намота на едната страна од вратилото на роторот, роторот може да се доведе до многу голема брзина на вртење.
Под претпоставка дека аголната брзина γ на сопствената ротација на роторот е многу голема во споредба со аголната брзина wp на прецесијата на врвот околу вертикалата (γ »ωp:„ побрз “врв), пропорцијата на прецесијата во аголниот моментум наспроти аголниот моментум C γder Ротирањето на роторот ("спин") може да се занемари. C е моментот на инерција на роторот околу неговата оска на симетрија (мерено, на пример, во kgxm). Со стационарна (независна од време) прецесија се менува само насоката, но не и големината на векторот на аголниот момент. Промената на аголниот моментум за време на прецесијата е производ на промената на аголот по единица време (ωp) и должината на хоризонталната компонента на аголниот момент, C γ sinδ: ωp C γsinδ. Лежи нормално на рамнината на цртежот и е еднакво на вртежниот момент G l sin δ од вкупната тежина G на жироскопот што дејствува во иста насока. Од ова се пресметува аголната брзина на прецесијата: ωp = G l/C γ Колку побрзо се сврти роторот (толку е поголем γ), толку побавно се прецедува гироскопот (помал е ωp).
Забележително, ωp за брзиот врв е независно од аголот на наклонот. Сè додека жирото е брзо, можете да поставите кој било агол δ и да го оставите жироскопот да претстои во оваа позиција. Сепак, пред сè, гироскопот прецедира агли на наклон помеѓу границите од 90 и 0 степени, кои одговараат на обесениот и хоризонтално „летечкиот“ куфер, во насока на вртење на роторот. Со ова знаење, тимот за погодување можеше да го види движењето на куферот во кој правец се врти горниот дел. .