В гайке колебания происходят между осью с минимальным и средним моментом инерции, не влияя на угловую скорость вращения вокруг оси с максимальным моментом инерции. В данной же модели момент инерции коромысла изменяется, и по закону сохранения момента импулься должен обмениваться моментом импульса с рамкой, а рамка со станиной. Это увеличевает трение во всех узлах вращения, расходует энергию на деформацию рамы, станины, и на трение ножек станины об стол.
Все три оси инерции в свободно вращающемся объекте взаимно перпендикулярны, следовательно угловые скорости вращения вокруг каждой из осей постоянны и никак не меняют друг друга. "Кувыркания" различного рода, тел типа гайки в "мировом пространстве" происходят тогда, когда имеются угловые скорости вращения вокруг хотябы двух, из этих трёх, любых (!) осей. Фраза "колебания происходят между осью с минимальным и средним моментом инерции" не имеет смысла! Что между ними колеблется?
@@psv62 Э-нет! Угловые скорости вращения вокруг трёх собственных осей тензора инерции меняются! Потому что сохраняется лишь момент импульса, а вектор угловой скорости - вообще говоря, не обязан. Не говоря уж о его проекциях на главные оси...
@@gaHuJIa_Macmep Величины угловых скоростей различных точек внутри твёрдых тел относительно трёх осей инерции постоянны поскольку положение оси вращения в системе координат связанных с этими точками НЕ МЕНЯЕТСЯ, и тензор инерции остаётся тоже постоянным. В системе координат привязанной к "мировому пространству" ось вращения меняет своё положение, поэтому каждая точка тела в каждый следующий момент времени оказывается на другом расстоянии от каждой из осей этих координат и здесь мгновенные скорость и направление меняются. Мы видим "кувыркания", а точки тела описывают сложные траектории на поверхности воображаемых шаров с цетром совпадающем с центром масс.
Обожаю ваши ролики, особенно про темы которые затрагивают вращение тел. Кажется это такое простое и то что есть у каждого человека в руке вместе с любым предметом, но в то же время невероятно сложное и хранящее в себе разного рода проявлений и эффектов, которые могли бы ещё изменить наш мир!)
безусловно вращение одно из самых сложных по сути движений. Ведь это ускоренное движение триллионов атомов, связанных друг с другом электромагнитными силами. Хорошо, что в некоторых случаях этот весь ужас можно заменить на концепцию центра масс и момента вращения. Но это лишь математические трюки для упрощения вычислений.
Да, блин, эти ребята - вообще гении. Лучший канал по математике - великолепный 3blue1brown, а по физике - этот. Да ещё и на русском языке! Это ж вообще! И на английском ничего подобного нету!
Ответ: Думаю, это из-за фиксации оси вращения больших грузов и независимости/шарнирности малой оси. В свободном полёте такого нет, и главная ось тоже колеблется. Т.е. в свободном полёте имеем перекачку момента из вращения больших грузов во вращение малых грузов. Изначально момент инерции передан в большие грузы и их вращение обладает "большой ёмкостью". Перекачиваясь в ось с "меньшей ёмкостью" момент импульса пытается "сильно отклонить" малую ось и "мало отклонить" главную ось. Но тело вращается как одно целое. Потеря энергии "большого" вращения зависит от синуса угла отклонения, а "малого" - от косинуса. При малых углах "большое" вращение почти ни чего не теряет, и энергия постепенно перекачивается. Угол постепенно растёт. При достижении более менее значительного угла отклонения "большое" вращение начинает отдавать значительную часть своего импульса (изменение синуса угла начинает значительно отставать от изменения угла), а "малое" вращение "не успевает его скушать" и пытается ещё сильнее и сильнее отклонить систему, чем вызывает ещё больший поток импульса в себя. В вашей системе это так не работает, так как это не жесткое тело.
Многоуважаемые Андрей и Алексей! Большое спасибо за ту огромную практическую и теоретическую работу по объяснению эффекта Джанибекова. Причину появления вашей работы я объясняю тем, что у всё большего и большего количества людей возникает вопрос, а не сможет ли наша планета делать кувырки в космическом пространстве, которые будут приводить к вымиранию всего живого? Тем более, что как пишет "Википедия":"На протяжении фанерозоя (последние 540 миллионов лет) имело место пять крупных вымираний и порядка 20 менее масштабных" (Википедия. Статья "Массовое вымирание"). Одной из причин вымирания некоторые учёные считают переполюсовку магнитных полюсов нашей планеты. Это предположение основывается на наблюдаемом дрейфе магнитных полюсов и нахождении древних горных пород с магнитными свойствами не соответствующими нынешнему состоянию магнитного поля нашей планеты. Ваши прекрасные опыты в какой-то мере успокаивают широкие слои населения, но увы не дают надёжного ответа на вопрос не произойдёт ли кувырок нашей планеты в космическом пространстве или кувырок его твёрдого ядра. Ведь форма этого ядра неизвестна, как и неизвестно количество осей вокруг которых это ядро вращается. То что это ядро шарообразное и имеет одну ось вращения вокруг которого вращается наша земля является лишь предположением. Тогда как данные по определению формы Земли доказывают, что геометрически наша планета представляет собою геоид и состоит из твёрдой оболочки, ряда квазижидких и жидких оболочек и твёрдого ядра. Таким образом расчёты Ляпунова, определяющие движение небесных тел, как жидкостей, слишком приблизительны, чтобы можно им верить в полной мере. Надо провести расчёты по устойчивости Земли как волчка, состоящего из твёрдого тела квазишарообразной формы (геоида) покрытого слоями квазижидкостей и жидкостей и сверху покрытого, плавающими в этих квазижидкостях и жидкостях твёрдой и тонкой оболочке. Приблизительно представить такую модель можно в виде сырого куриного яйца в центре которого находится плотное ядро. И провести опыты не на Земле, а в космосе. Неужели никто из космонавтов или учёных не додумался провести такой простой опыт. Поместить внутрь сырого яйца металлический предмет имитирующий геоид и в невесомости закрутить его. И посмотреть как будет вести себя такая модель. Как показывает жизнь никакая математическая модель не сравнится даже с приблизительным натурным опытом. К сожалению, у меня нет возможности попросить космонавтов провести этот опыт в условиях невесомость. Просто потому, что в лучшем случае они мне не ответят, а в худшем, публично пошлют в пешее эротическое путешествие. Да что там космонавты! Я на 100% уверен, что и вы, Андрей и Алексей не читаете наши комментарии. С вас достаточно лайков, чтобы делать новые ролики, для публики, которая как известно из высказываний творческих людей "дура"!
@@alnickleg я тоже более расположен к версии того что этот эффект имеет место быть и был не так уж давно ☝☝☝ Саманты замёрзли почти моментально а это могло произойти из за выбросов газа под огромным давлением так как во время вращения планета не много а может и не немного ☝становится плоской по палюсам потом возращается к той форме в которой он сейчас. Вывод ДЕЛАЙТЕ сами !
@@alnickleg вы правы , что необходимо все теоретич . Выводы проверять на практике . Сорее всего что те опыты ,какие предлагаете вы уже давно проводились , но нам простым обывателям не все расскажут . А по поводу изменения оси вращения Земли уже доказано , что это связано с движением материков . При изменении расположения материков изменяются оси моментов инерции . А это и заставляет изменять ось вращения всего тела
Спасибо! Подробно и интересно рассказываете. Все ролики интересно смотреть! И теоретические расчеты и физические подтверждения. Комментарий для продвижения канала.
Говорят: инженеры-конструкторы авиамоделисты самые лучшие инженеры физики. Моё почтение. Великолепный ролик. Спасибо. Моё соображение - энергии свободного выхода не хватает, чтобы залететь в энергетическую "яму".
Сначала тоже про это подумал. Но нет. Несимметричность не уберется: часть коромысла, которая будет подниматься от максимально отклоненного состояния вверх с ускорением тяжелее опускающейся. Из- за вращения модели возникнет колебательный контур. Только хардкор, только невесомость!
В детстве я этот эффект с удовольствием наблюдал на примере вращения пульта от телевизора. Просто брал его в руку (как обычно берут пульт) и подбрасывал вверх, придавая ему вращение вокруг оси со средним моментом инерции. И пульт почти всегда приземлялся в руку кнопками вниз, хотя я запускал его кнопками вверх. Тогда я не мог понять, почему так происходит, но практический вывод сделал совершенно верный)
И где вы увидели объяснение?? На крестовинах?? А вы знаете, что эти эксы делали на шарах, и Шары в космосе крестовин не имели, а переворачивались. Но про это конечно ничего не сказали... Да там чего только не вращали, , эффект одинаковый. Вдоль любых осей вращения, все предметы переворачивались.
Как всегда интересно! Возможно уместно добавить, что время выхода системы из неустойчивого положения равновесия сильно зависит от начального отклонения. Теоретически и экспериментально это можно показать на примере обычного маятника в верхней точке равновесия. Видимо, это время в эффекте Джанибекова зависит также от относительного различия среднего и одного из экстремальных моментов инерции. Например, для однородного цилиндра неустойчивость вообще не возникает. Проиллюстрировать эффект Джанибекова можно попробовать с обычным демонстрационным гироскопом в кардановом подвесе. Два диаметрально расположенных на диске груза, например, магнита, нарушат симметрию и возникнет ось с промежуточным моментом инерции. Вращать нужно не гироскоп, а карданов подвес.
Андрей, простите за опоздание. Я пришёл к выводу, что объяснение Тао неполное, потому что не объясняет, почему устойчиво движение вокруг большой оси. Казалось бы, оно должно приводить к ещё более диким колебаниям, но не приводит. И я тут в непонятках.
@@schetnikov Крутим вокруг малой оси - за счёт инерции всех грузов. Вокруг средней - за счёт инерции больших грузов. Вокруг большой - за счёт инерции малых грузов. Потому я и в непонятках.
готов предположить, эффект не получился из за подвижного соединения, так как в жесткой сцепке большой груз за счет инерции на время выравнивает малую ось
1. Может быть центр главной оси смещен относительно вращающейся рамки, также как центр коромысла. 2.Орбитальная скорость падения модуля с космонавтом может иметь значение.
Забавно, но эффект Джанибекова я открыл еще в детстве, когда подкидывал пульт от телевизора. Тогда мне это казалось очень забавным, как буквально за один оборот пульт стремится поменять направление (задняя часть с батарейками сильно тяжелее передней с кнопками), но естественно, в 10 лет побежать и начать писать научную работу ума не хватило :D В последствии узнал, что хорошим экспериментальным примером на Земле является подбрасывание теннисной ракетки, что по сути - то же самое)) Но в этом видео первый раз узнал, что для объяснения эффекта достаточно и относительно симметричного тела. Андрею, как всегда, благодарность за видео)
Спасибо! Тоже думаю о недостатке степеней свободы. На записи в невесомости вроде бы видно что сначала усиливается прецессия, а потом происходит переворот. Интересно было бы посмотреть на такой гироскоп в карданном подвесе, который сам меняет направление.
Отличное видео.Примерно тоже самое происходит,если цилиндр спускать по направляющим вниз,когда он вращаясь начинает подпрыгивать и норовит убежать с направляющих в сторону.Интересный опыт.Заставляет задуматься по какой причине это происходит,а данный опыт показывает по факту причину такого поведения.Так же можно добавить аналогию биения массивного диска,который вращается на оси.К примеру, дисковая пила при вращении начинает немного бить и вибрировать.Большое спасибо за продемонстрированный опыт и объяснение.
@@Алексей-в5ф7ч При отклонении у тёжёлых грузов малое возвращающее плечо силы, но большой радиус в центробежной силе. У малых грузов большое отклоняющее плечо силы, но малый радиус в центробежной силе. (это sin(2a) в формуле). Поэтому чья масса больше, тот и перевешивает.
Здравствуйте. Спасибо смотрим всей семьёй с большим удовольствием! Мне кажется как главе семьи:не весомость и в космосе невесомость. На земле может быть эффект "Эфира".
По заключительному вопросу: Вы показывали, как легко коромысло вращается вокруг своей оси на подшипниках. Но это когда вся система не вращается. А когда она вращается и проявляется эффект Джанибекова, в процессе переворота коромысла скорости его грузиков сильно меняются. Значит, на коромысло действует большой момент силы со стороны подшипников. Поэтому трение в подшипниках в таком случае больше. Чтобы эффект работал как в космосе, с зависаниями и т.д., коромысло должно возвращаться в положение, максимально близкое к оси рамки. Но из-за трения в подшипниках оно не может этого сделать.
Видно, что даже при первом пролете коромысло и близко не возвращается к горизонтали, конечно зависания так большого не будет. Вопрос в том, какие именно трения виновны?
В установке две независимые оси вращения, а у гайки они соединены вместе так, что вместе с поворотом по оси наименьшего момента вращения меняется пространственная ориентация плоскости вращения максимального момента с + на -. (То есть вся гайка целиком поворачивается по своей оси наменьшего момента вращения и совершает колебательные движения; с экспериментальной установкой этого, очевидно, не происходит.) Возможно, необходимость смены ориентации плоскости максимального момента вращения и связанная с этим инерция препятствует повороту на некоторое время.
10:10 частота нелинейных колебаний маятника сильно зависит от амплитуды колебаний, когда маятник зависает в малых окрестностях точек неустойчивого равновесия (такие эффекты могут использоваться в каскадах сверхрегенеративных усилителей🦋🪶)
Я со своей дилетантской точки зрения могу лишь предположить, что либо невесомость "не полная" (есть притяжение самой станции), либо играет роль сопротивление среды, а может и все вместе. В опыте с коромыслом есть момент сопротивления подшипника и микро деформации металла (это я щас сам себя уговариваю). Вообще спасибо, смотрю Ваши эксперименты с удовольствием.
В курсе теоретической механики есть тема "Моменты инерции массы". Они бывают трех видов: полярный, осевые и центробежные. Полярный и осевые всегда положительные (они определяются квадрата и координат), а вот центробежные могут быть и отрицательными (они определяются произведение двух координат). Сделать идеально симметрично (сбалансированно) тело не возможно. При вращения тела относительно "средней" оси центробежный момент будет максимальным по величине. Думаю, что именно наличием центробежных моментов и можно объяснить это "кувыркание".
Чисто интуитивно кажется, что дело в разнице массы грузов на осях, ведь ваша модель из пластика сделала один уверенный оборот перед переворотом, возможно, дело в том, что более серьезной установке момент вращения равномерный, а в меньших он идет рывками.
Смена полюсов Земли это лишь бредовая теория, не подтвержденная никакими научными данными. Компас как и раньше показывает на север все той же частью стрелки. И впредь будет то же самое. Никакой смены полюсов не будет.
Большое спасибо за выпуск. Почитав коментарии и немного поразмыслив. Я думаю, что из-за сил инерции и их влиянии на силы трения, данное устройство не совсем похоже ведет себя, а еще опыт Джанибекова наблюдался в условиях свободного падения, невесомости. Почему то этот эффект еще называют эффектом тенисной ракетки.
Есть опыт про взрыв азота в ведре с шариками. Мнение людей разделилось, часть уверяет, что подбрасывает ведро атмосфера, другая часть говорит, что подбрасывает ударная волна и реакция опоры. Разберите интересный случай)
Здравствуйте! Подскажите пожалуйста, можете ли Вы поделиться схемами/чертежами и т.п. по конструированию данной модели, из какого материала и как были изготовлены элементы, в частности - центральное звено, совершающее "колебательное" движение?
ответ: на видео заметно что в невесомости средняя ось, переворачиваясь, на время в ходе переворота существенно отклоняет большую ось а затем приняв стабильное положение она получает энергию от большой оси обратно и большая ось возвращается в исходное положение тоже. в важей же установке большая ось зафиксирована и поэтому не может на время принять а потом вернуть обратно средней оси энергию её переворота, поэтому она и теряет её на каждом перевороте значительно
возможно эффект не достигается за счет жестко закрепленной конструкции, которая удерживает концы оси, по которой вращаются изделия, за счет чего теряется часть инерционной энергии.
Да, это интересный очень эффект. И возможно согласно ему и смещение плоскости вращения земной оси с течением времени вполне реально. Ведь львиная доля массы земли находится в жидком состоянии, в постоянном движении, и вряд ли центр массы земли находится в ее геометрическом центре.
Что-то про прецессию ничего не сказано, т.е. в инерциальной системе тело сначала очень слабо прецессирует вокруг оси вращения, постепенно ускоряясь. Затем в какой-то момент происходит срыв и тело поворачивается на 180 градусов.
3:35 Не понятно, почему ровно та же логика не работает, если рассмотреть вращение вдоль оси с большими грузами (минимальный момент инерции I). Вот вокруг вертикальной оси (максимальный I) - видна устойчивость. Но почему устойчива ось с минимальным I ? О итоговом вопросе. Вообще, мы всю дорогу пользуемся предположением о неподвижности оси, вокруг которой вращение было в самом начале, пользуясь законом сохранения момента импульса. НО направление вектора угловой скорости и вектора момента импульса это РАЗНЫЕ направления, когда угловая скорость не направлена вдоль одной из главных осей инерции (тензор инерции умножается на вектор угловой скорости). А ось симметрии (самой гайки или бруска с трубками или синей рейки) это вообще третье направление. И сохраняться должен именно момент импульса, а вот ось вращения, значит, может куда-то отклоняться. А в установке этого не дает подвес. Еще, когда синяя рейка поворачивается , она же тоже создает момент инерции своим поворотом. Это соображение надо как-то прикрутить к предыдущему абзацу. Хотя когда поворот рейки накладывается на "основное" вращение, это можно рассматривать не как еще одно вращение вокруг другой (вращающейся) оси, а как переход тела в конфигурацию между двумя устойчивыми "крайностями", и "основное" вращение в этот момент будет вокруг оси с макс. I (синяя рука повернута вертикально). Это по крайней мере заставлет "основное" вращение тормозиться, но вклад в момент импульса в направлении "от нас" всё же тоже добавляет. В установке это позволяют сделать сделать какие-то силы в опорах (гироскопические), в добавок к тем, которын фиксируют горизонтально ось "основного" вращения. А в свободном состоянии этих сил бы тоже не было, знасит истинное движение еще бы несколько отличалось. PS Не хватило сопоставления между осями гайки Джанибекова, модели с 4 грузиками на двух трубках и итоговой установки. Пришлось порядком пофантазировать и открыть статью на хабре из цикла "магия тензорной алгебры", чтобы определить, какая ось у гайки с мин. I, какая со средним, какая с максимальным. А в целом - очень интересно, гдубокие темы трогаем тут)
Спасибо за видео. А может быть нужно было разместить грузики крестом. Так чтобы грузики с меньшей массой были на более длинных рычагах. Более длинный рычаг давал бы большую стабильность и инерцию. Но при смещении меняется угол - рычаг уменьшается и вторая пара грузов на меньшем рычаге но большей массы разгоняется под действием центробежной силы и проскакивает по инерции положение с когда еë рычаг максимален. Что, в последствии, опять приводит в положение с максимальным рычагом малые грузы
В дополнение к объяснению данного эффекта в видоролике хочется кое-что заметить. В видео снятых в условиях космоса есть два объединяющих фактора большая разница масс на концах условных вращающихся крестовин и большая скорость вращения вокруг оси с лёгкими грузами. Повторить опыт с меньшим количеством переворотов вокруг оси с лёгкими грузами относительно оси с тяжёлыми грузами можно, если изначально увеличить скорость вращения так чтобы возник достаточно большой гироскопический эффект. Именно он не даёт лишний раз перевернуться маятнику вокруг оси с лёгкими грузами.
Из-за сопротивления воздуха угол к которому возвращается после разворота будет с каждым разом увеличиваться, так как при двороте по инерции часть силы тратится на сопротивление воздуха.
Конечно же - молодцы, спасибо за работу. Но видео получилось больше констатирующее факт, а не объясняющее физический смысл и причины периодических переворотов.
При возникновении эффекта Джанибекова возникает поступательное и вращательное движение тела. Результирующее движение удобно разложить на движение полюса и сферическое движение вокруг полюса. В сферическом движении происходит сложение угловых скоростей. Векторы угловых скоростей складываются как и другие векторы. Но ведь мы имеем дело со сложным движением, когда возникает не только сложение векторов угловой скорости, но и поворот вектора относительной угловой скорости. Поэтому результатом сложения угловых скоростей является вращение тела вокруг оси, которая является мгновенной и постоянно меняет свое положение. Наглядным примером сложения угловых скоростей является движение подвижной конической шестерни по неподвижной конической шестерне. Для того, чтобы обеспечить такое движение, подвижная коническая шестерня должна не только вращаться на валу, но и сам вал должен вращаться вокруг оси, которая совпадает с осью неподвижной шестерни. Неподвижным аксоидом при этом будет конусная поверхность.
Как всё просто оказывается, а я думал думал раньше но не додумался :))). А на вопрос - так там связка жесткая получается между осями и сила энерции большой массы требует большей раскачки.
В эксперименте отсутствует зависание из-за отсутсвия однородного рапределения массы круглыми грузиками по кругу(полукругу) качения(не вращения) балки Чтоб в эксперименте получилось плавное ускорение качения(иллюзия зависания) нужно качающиеся круглые грузики заменить(и жестко установить) на длинные(примерно пол-радиуса качения, +,-) любого однородного сечения и направленные по касательной кругу качения(не вращения). Думаю эффект зависания будет достигнут за счет того, что в начале качения центробежная сила длинных грузиков будет медленно нарастать пока они пересекают ось вращения, и также в конце качения центрбежная должна медленно убывать, возможно линейно. Другой вариант,можно было поставить по два грузика на концах качающейся балки по кругу качения на небольшом расстоянии, тут скорее всего, в начале качения центробежная сила будет нулевая пока на каждом конце балки грузики будут по разные стороны от оси вращения, затем при пересечении оси вращения и вторых грузиков центробежная сила должна увеличиваться скачкообразно. Кажется в этих двух случаях по разному должно быть заметно то самое "зависание"
попробую в ответ на последний вопрос: вариантов вижу два. 1) слишком массивные грузы на концах коромысла, в следствии чего слишком большой момент, который не дает даже на время уравновеситься системе. 2) Слишком маленькая скорость, но исходя из формулы, чем больше скорость тем больше момент, а значит скорее всего 1й вариант, попробуйте убрать с концов коромысла сначала 32% массы, потом 68% от первоначальной массы. В догонку ко всему вышесказанному хочу добавить, что планета Земля каждые 13 тыщ лет совершает такие кульбиты
Нужна свободная третья ось вращения. А вообще, подсознательно, кажется, что в подобном устройстве, можно каким-то хитрым образом синхронизировать скорости и оси вращения таким образом, чтобы импульс расбалансировки системы, был бы всегда направлен вверх.
Спасибо за ваши демонстрации. В формулах ничего не понимаю, а на пальцах очень познавательно. Но вот у меня вопрос: А земля же тоже вертится в условиях невесомости. Почему на неё не действуют такие же силы? Или действуют?
Конечно действуют! Про прецессию оси вращения Земли слыхали? Ну, что через 25000 лет она уже не будет проходить через Полярную звезду? Ну вот, это оно и есть! Прецессия!
В Вашей установке внутренняя часть не отбалансирована, причём разница очень заметна исходя из просмотра время 7.11-7.13, а вот теперь вопрос, а если сделать идеальную балансировку будет этот эффект лучше виден или нет?
На последний вопрос у меня есть предположение, что сила Кариолиса, возникающаю при движении во вращающейся СО, тормозит всю систему и угловая скорость вразения не остаётся постоянной, значит и сила центробежная несколько уменьшается.
Рассмотрите пожалуйста, почему спутники не выполняют "кульбиты"? Особенно первые, пока не был открыт данный эффект. По сути это тот же "барашек" и они должны были сами вместе с космонавтами переворачивается.
Для наблюдения данного эффекта у тела должны быть сильно различны все три момента инерции, чтобы можно было выделить средний из них. Первые спутники -- это скорее шары и цилиндры, так что у них как минимум одна ось симметрии есть, а значит и два из трёх моментов инерции равны между собой. Следовательно нет среднего момента, а отсюда получается, что и эффект не наблюдается
Возможно вашу установку нужно поставить на центрифугу большого диаметра и придать ей пусть и криволинейное, но поступательное движение, и можно сделать ещЁ третью сь вращения, перпендикулярную обеим уже имеющимся
Действует сила гравитации, которая не влияет в невесомости. (плюс ***возможно*** погрешности в конструкции - смещение осей, которые распределяют действующие силы неравномерно)
Здравствуйте. Считаю что вашему каналу нужно больше примеров, как Вы говорите "на пальцах". Для любителей не только чистой физики, а в призме практического применения, для любителей " физического эксперимента" ))) Заранее прошу прощение за сумбурность... Например, Земля может сменить прецессию или так как она геоид и к тому же ещё движется вокруг Солнца, следовательно - устойчиво вращается. Или почему не используется эффект гироскопа для управления МКС, или спутниками в невесомости по осям. Заранее оговорюсь, что понимаю, что это лишняя масса для вывода на орбиту итд. Но ведь в будущем это теоретически возможно, тем более в плане создания гравитации на космических кораблях методом их вращения, (как волчка). Хотелось бы услышать Ваше мнение об этом в роликах, в познавательной манере для школьников))) Спасибо
Может, момент силы тяжести при прохождении рамкой положения, когда она (рамка) параллельна земле, влияет на коромысло? Хм, но моменты силы тяжести должны компенсировать друг друга. Может, тогда момент реакции опоры со стороны оси коромысла на верхнее плечо коромысла влияет и выводит из неустойчивого равновесия? А в невесомости такой реакции опоры нет: все падают с одним ускорением.
Интересно, как поведëт себя система, если сначала раскрутить коромысло, а потом раскрутить рамку? Как сработает система, если приводить рамку во вращение долгое время электроприводом?
Инерция распределяет и увеличивает как бы массу по окружности, на самом деле энергию, у вас она собрана в двух точках. Постоянной свободной оси, там не может быть, только закреплённая, либо масса больше энергии под воздействием гравитации. Всё зависит от приложенной силы( оборотов).
интересно другое: можно ли учитывая все вышесказанное сделать вывод, что именно резкая смена полюсов планеты неизбежна и уже была раньше не раз. а все описанные в древних книгах катаклизмы - результат таких резких изменений?
В видео с реальным эффектом Джанибекова и даже в вашей демонстрации вертушки показана не крестовина, а нечто похожее на винт ( а это скорее трехшариковая крестовина, а не 4x ). Если в вашем эксперименте половину от синего маятника отпилить, или внести дисбаланс, может он будет дольше зависать в крайних положениях?
А если вы сделаете из коромысла крест, добавив к нему еще одно поперечное коромысло и на нем установите еще два грузика поменьше, то что будет? Может тогда будет стабильнее все вращаться?
При перекладывании вращения в моменте нарастания угла отклонения скорость вращения по стороне большей массы снижается, так как энергия перетекает на ось с малой массой. Экватор отклонения пересекается малой массой по инерции, а далее следует перетекание энергии от малой массы в сторону большей массы. Именно поэтому в подобной модели вращения мы наблюдаем относительно долгое вращение по оси с большей массой, и очень быстрое перекладывание. При чём что интересно - экватор оси малой массы не совпадает с 90 градусами вращения оси бОльшей массы. В идеальной модели в идеальных условиях полной невесомости и вакуума подобная система может вращаться только по стороне бОльших масс. Но идеальных условий не существует, даже в вакууме есть то, что нарушит равновесие по стороне малой массы и начнётся вращение с перекладыванием оси. По конструкции - в моменте перекладывания происходит отклонение оси вращения бОльшей массы. Сделайте "третью свободу", и конструкция станет работоспособной.
Поставляйте модели в надувных шарах! Не скрывайте ЭД для молекул! Плоские молекулы (как книги) могут красть от теплового хаоса с ЭД, а некоторые точки из них могут осваивать и излучать. Это отличается от простого вращения.
В гайке колебания происходят между осью с минимальным и средним моментом инерции, не влияя на угловую скорость вращения вокруг оси с максимальным моментом инерции. В данной же модели момент инерции коромысла изменяется, и по закону сохранения момента импулься должен обмениваться моментом импульса с рамкой, а рамка со станиной. Это увеличевает трение во всех узлах вращения, расходует энергию на деформацию рамы, станины, и на трение ножек станины об стол.
Все три оси инерции в свободно вращающемся объекте взаимно перпендикулярны, следовательно угловые скорости вращения вокруг каждой из осей постоянны и никак не меняют друг друга. "Кувыркания" различного рода, тел типа гайки в "мировом пространстве" происходят тогда, когда имеются угловые скорости вращения вокруг хотябы двух, из этих трёх, любых (!) осей. Фраза "колебания происходят между осью с минимальным и средним моментом инерции" не имеет смысла! Что между ними колеблется?
иногда хочу тоже быть таким умным и все загадки решать не напрягаясь =)
@@psv62 Э-нет! Угловые скорости вращения вокруг трёх собственных осей тензора инерции меняются! Потому что сохраняется лишь момент импульса, а вектор угловой скорости - вообще говоря, не обязан. Не говоря уж о его проекциях на главные оси...
@@Andrei_Shtirletz , будь)
@@gaHuJIa_Macmep Величины угловых скоростей различных точек внутри твёрдых тел относительно трёх осей инерции постоянны поскольку положение оси вращения в системе координат связанных с этими точками НЕ МЕНЯЕТСЯ, и тензор инерции остаётся тоже постоянным. В системе координат привязанной к "мировому пространству" ось вращения меняет своё положение, поэтому каждая точка тела в каждый следующий момент времени оказывается на другом расстоянии от каждой из осей этих координат и здесь мгновенные скорость и направление меняются. Мы видим "кувыркания", а точки тела описывают сложные траектории на поверхности воображаемых шаров с цетром совпадающем с центром масс.
Обожаю ваши ролики, особенно про темы которые затрагивают вращение тел. Кажется это такое простое и то что есть у каждого человека в руке вместе с любым предметом, но в то же время невероятно сложное и хранящее в себе разного рода проявлений и эффектов, которые могли бы ещё изменить наш мир!)
безусловно вращение одно из самых сложных по сути движений. Ведь это ускоренное движение триллионов атомов, связанных друг с другом электромагнитными силами. Хорошо, что в некоторых случаях этот весь ужас можно заменить на концепцию центра масс и момента вращения. Но это лишь математические трюки для упрощения вычислений.
Да, блин, эти ребята - вообще гении. Лучший канал по математике - великолепный 3blue1brown, а по физике - этот. Да ещё и на русском языке! Это ж вообще! И на английском ничего подобного нету!
Ответ: Думаю, это из-за фиксации оси вращения больших грузов и независимости/шарнирности малой оси. В свободном полёте такого нет, и главная ось тоже колеблется.
Т.е. в свободном полёте имеем перекачку момента из вращения больших грузов во вращение малых грузов. Изначально момент инерции передан в большие грузы и их вращение обладает "большой ёмкостью". Перекачиваясь в ось с "меньшей ёмкостью" момент импульса пытается "сильно отклонить" малую ось и "мало отклонить" главную ось. Но тело вращается как одно целое. Потеря энергии "большого" вращения зависит от синуса угла отклонения, а "малого" - от косинуса. При малых углах "большое" вращение почти ни чего не теряет, и энергия постепенно перекачивается. Угол постепенно растёт. При достижении более менее значительного угла отклонения "большое" вращение начинает отдавать значительную часть своего импульса (изменение синуса угла начинает значительно отставать от изменения угла), а "малое" вращение "не успевает его скушать" и пытается ещё сильнее и сильнее отклонить систему, чем вызывает ещё больший поток импульса в себя.
В вашей системе это так не работает, так как это не жесткое тело.
Очень интересно и понятно, спасибо!
Спасибо огромное за Вашу работу... Как всегда хорошая пища для размышления... 😊
Многоуважаемые Андрей и Алексей! Большое спасибо за ту огромную практическую и теоретическую работу по объяснению эффекта Джанибекова. Причину появления вашей работы я объясняю тем, что у всё большего и большего количества людей возникает вопрос, а не сможет ли наша планета делать кувырки в космическом пространстве, которые будут приводить к вымиранию всего живого? Тем более, что как пишет "Википедия":"На протяжении фанерозоя (последние 540 миллионов лет) имело место пять крупных вымираний и порядка 20 менее масштабных" (Википедия. Статья "Массовое вымирание"). Одной из причин вымирания некоторые учёные считают переполюсовку магнитных полюсов нашей планеты. Это предположение основывается на наблюдаемом дрейфе магнитных полюсов и нахождении древних горных пород с магнитными свойствами не соответствующими нынешнему состоянию магнитного поля нашей планеты. Ваши прекрасные опыты в какой-то мере успокаивают широкие слои населения, но увы не дают надёжного ответа на вопрос не произойдёт ли кувырок нашей планеты в космическом пространстве или кувырок его твёрдого ядра. Ведь форма этого ядра неизвестна, как и неизвестно количество осей вокруг которых это ядро вращается. То что это ядро шарообразное и имеет одну ось вращения вокруг которого вращается наша земля является лишь предположением. Тогда как данные по определению формы Земли доказывают, что геометрически наша планета представляет собою геоид и состоит из твёрдой оболочки, ряда квазижидких и жидких оболочек и твёрдого ядра. Таким образом расчёты Ляпунова, определяющие движение небесных тел, как жидкостей, слишком приблизительны, чтобы можно им верить в полной мере. Надо провести расчёты по устойчивости Земли как волчка, состоящего из твёрдого тела квазишарообразной формы (геоида) покрытого слоями квазижидкостей и жидкостей и сверху покрытого, плавающими в этих квазижидкостях и жидкостях твёрдой и тонкой оболочке. Приблизительно представить такую модель можно в виде сырого куриного яйца в центре которого находится плотное ядро. И провести опыты не на Земле, а в космосе. Неужели никто из космонавтов или учёных не додумался провести такой простой опыт. Поместить внутрь сырого яйца металлический предмет имитирующий геоид и в невесомости закрутить его. И посмотреть как будет вести себя такая модель. Как показывает жизнь никакая математическая модель не сравнится даже с приблизительным натурным опытом. К сожалению, у меня нет возможности попросить космонавтов провести этот опыт в условиях невесомость. Просто потому, что в лучшем случае они мне не ответят, а в худшем, публично пошлют в пешее эротическое путешествие. Да что там космонавты! Я на 100% уверен, что и вы, Андрей и Алексей не читаете наши комментарии. С вас достаточно лайков, чтобы делать новые ролики, для публики, которая как известно из высказываний творческих людей "дура"!
@@alnickleg я тоже более расположен к версии того что этот эффект имеет место быть и был не так уж давно ☝☝☝ Саманты замёрзли почти моментально а это могло произойти из за выбросов газа под огромным давлением так как во время вращения планета не много а может и не немного ☝становится плоской по палюсам потом возращается к той форме в которой он сейчас. Вывод ДЕЛАЙТЕ сами !
@@alnickleg вы правы , что необходимо все теоретич . Выводы проверять на практике . Сорее всего что те опыты ,какие предлагаете вы уже давно проводились , но нам простым обывателям не все расскажут . А по поводу изменения оси вращения Земли уже доказано , что это связано с движением материков . При изменении расположения материков изменяются оси моментов инерции . А это и заставляет изменять ось вращения всего тела
Спасибо! Подробно и интересно рассказываете. Все ролики интересно смотреть! И теоретические расчеты и физические подтверждения.
Комментарий для продвижения канала.
Замечательную установку Вы соорудили! Приятно наблюдать!
Говорят: инженеры-конструкторы авиамоделисты самые лучшие инженеры физики. Моё почтение. Великолепный ролик. Спасибо. Моё соображение - энергии свободного выхода не хватает, чтобы залететь в энергетическую "яму".
Возможно нужно провести второй эксперимент и поставить ось вращения модели вертикально и сравнить результаты
Конечно дело в несимметричном влиянии силы тяжести ,
Нужно взять куб наполненный жидкостью, чтобы смоделировать планету.
Тогда шар с жидкостью, планета не куб.
Сначала тоже про это подумал. Но нет. Несимметричность не уберется: часть коромысла, которая будет подниматься от максимально отклоненного состояния вверх с ускорением тяжелее опускающейся. Из- за вращения модели возникнет колебательный контур. Только хардкор, только невесомость!
В детстве я этот эффект с удовольствием наблюдал на примере вращения пульта от телевизора. Просто брал его в руку (как обычно берут пульт) и подбрасывал вверх, придавая ему вращение вокруг оси со средним моментом инерции. И пульт почти всегда приземлялся в руку кнопками вниз, хотя я запускал его кнопками вверх. Тогда я не мог понять, почему так происходит, но практический вывод сделал совершенно верный)
Ага! Такая же фигня! Только подбрасывал ракетку для бадминтона. Как раз где-то году в 85-м))) Пультов у нас тогда не было.
Поразительно! Так просто о таком сложном.
один из самых полезных каналов!
Очень мощно и логически сказано.А то пять лет читаю информацию,как -то толком не обьяснили.Беплоты души вам,добрые❤❤❤
И где вы увидели объяснение??
На крестовинах?? А вы знаете, что эти эксы делали на шарах, и Шары в космосе крестовин не имели, а переворачивались. Но про это конечно ничего не сказали...
Да там чего только не вращали, , эффект одинаковый. Вдоль любых осей вращения, все предметы переворачивались.
классный канал ) учитель красавчик !
Интересно: можно этим объяснить замёрзших мамонтов, "Всемирный потоп" И исходную точку шкалы нашего летоисчисления?
Как всегда интересно! Возможно уместно добавить, что время выхода системы из неустойчивого положения равновесия сильно зависит от начального отклонения. Теоретически и экспериментально это можно показать на примере обычного маятника в верхней точке равновесия. Видимо, это время в эффекте Джанибекова зависит также от относительного различия среднего и одного из экстремальных моментов инерции. Например, для однородного цилиндра неустойчивость вообще не возникает.
Проиллюстрировать эффект Джанибекова можно попробовать с обычным демонстрационным гироскопом в кардановом подвесе. Два диаметрально расположенных на диске груза, например, магнита, нарушат симметрию и возникнет ось с промежуточным моментом инерции. Вращать нужно не гироскоп, а карданов подвес.
Как всегда: видео познавательное и очень интересное!
Благодарю вас, ребята, за эти великолепные эксперименты и объяснения.
Зависания на модели не происходит из-за жестко фиксированной горизонтальной оси
Тут жесткое закрепление 1го вращения, а в свободном полёте какие-то отклонения могут туда передаваться.
Какой позитивный дядька! Добра вам!
Очень крутое объяснение и опыт!
Андрей, простите за опоздание. Я пришёл к выводу, что объяснение Тао неполное, потому что не объясняет, почему устойчиво движение вокруг большой оси. Казалось бы, оно должно приводить к ещё более диким колебаниям, но не приводит. И я тут в непонятках.
Посмотрете, за счёт чего удерживается направление вращения в обоих случаях, попробуйте понять самостоятельно, напишите сюда, обсудим.
@@schetnikov Крутим вокруг малой оси - за счёт инерции всех грузов. Вокруг средней - за счёт инерции больших грузов. Вокруг большой - за счёт инерции малых грузов. Потому я и в непонятках.
готов предположить, эффект не получился из за подвижного соединения, так как в жесткой сцепке большой груз за счет инерции на время выравнивает малую ось
Посмотрев ролик, я понял, что эффекту Джанибекова есть объяснение, но самого объяснения не понял :)
1. Может быть центр главной оси смещен относительно вращающейся рамки, также как центр коромысла. 2.Орбитальная скорость падения модуля с космонавтом может иметь значение.
Забавно, но эффект Джанибекова я открыл еще в детстве, когда подкидывал пульт от телевизора. Тогда мне это казалось очень забавным, как буквально за один оборот пульт стремится поменять направление (задняя часть с батарейками сильно тяжелее передней с кнопками), но естественно, в 10 лет побежать и начать писать научную работу ума не хватило :D
В последствии узнал, что хорошим экспериментальным примером на Земле является подбрасывание теннисной ракетки, что по сути - то же самое))
Но в этом видео первый раз узнал, что для объяснения эффекта достаточно и относительно симметричного тела. Андрею, как всегда, благодарность за видео)
Спасибо!
Тоже думаю о недостатке степеней свободы. На записи в невесомости вроде бы видно что сначала усиливается прецессия, а потом происходит переворот. Интересно было бы посмотреть на такой гироскоп в карданном подвесе, который сам меняет направление.
Парни Вы молодцы
Спасибо большое за видео!
Отличное видео.Примерно тоже самое происходит,если цилиндр спускать по направляющим вниз,когда он вращаясь начинает подпрыгивать и норовит убежать с направляющих в сторону.Интересный опыт.Заставляет задуматься по какой причине это происходит,а данный опыт показывает по факту причину такого поведения.Так же можно добавить аналогию биения массивного диска,который вращается на оси.К примеру, дисковая пила при вращении начинает немного бить и вибрировать.Большое спасибо за продемонстрированный опыт и объяснение.
Ещё интересно бы рассказать, почему переворота не происходит при вращении вокруг оси с наименьшим моментом. Интуитивно не очевидно)
Если простыми словами массы по центру больше чем по периметру вращения, и этой массы не хватает чтобы расколбасить центр.
@@Алексей-в5ф7ч При отклонении у тёжёлых грузов малое возвращающее плечо силы, но большой радиус в центробежной силе. У малых грузов большое отклоняющее плечо силы, но малый радиус в центробежной силе. (это sin(2a) в формуле). Поэтому чья масса больше, тот и перевешивает.
Здравствуйте.
Спасибо смотрим всей семьёй с большим удовольствием!
Мне кажется как главе семьи:не весомость и в космосе невесомость.
На земле может быть эффект "Эфира".
Вы такой классный,так грамотно и интересно рассказываете😊
Спасибо, как всё просто!
По заключительному вопросу:
Вы показывали, как легко коромысло вращается вокруг своей оси на подшипниках. Но это когда вся система не вращается. А когда она вращается и проявляется эффект Джанибекова, в процессе переворота коромысла скорости его грузиков сильно меняются. Значит, на коромысло действует большой момент силы со стороны подшипников. Поэтому трение в подшипниках в таком случае больше.
Чтобы эффект работал как в космосе, с зависаниями и т.д., коромысло должно возвращаться в положение, максимально близкое к оси рамки. Но из-за трения в подшипниках оно не может этого сделать.
Видно, что даже при первом пролете коромысло и близко не возвращается к горизонтали, конечно зависания так большого не будет. Вопрос в том, какие именно трения виновны?
В установке две независимые оси вращения, а у гайки они соединены вместе так, что вместе с поворотом по оси наименьшего момента вращения меняется пространственная ориентация плоскости вращения максимального момента с + на -. (То есть вся гайка целиком поворачивается по своей оси наменьшего момента вращения и совершает колебательные движения; с экспериментальной установкой этого, очевидно, не происходит.) Возможно, необходимость смены ориентации плоскости максимального момента вращения и связанная с этим инерция препятствует повороту на некоторое время.
10:10 частота нелинейных колебаний маятника сильно зависит от амплитуды колебаний, когда маятник зависает в малых окрестностях точек неустойчивого равновесия (такие эффекты могут использоваться в каскадах сверхрегенеративных усилителей🦋🪶)
Ответ на вопрос:Всё дело, как вы и сказали в ролике в инерциальной и неинерциальной системе или в дополнительной силе, силе притяжения
Огромное спасибо! Просто изумительно! Кстати, а если сдвинуть маленькую вертушку от центра установки? Да, и саму сделать короче?
Очень интересно, спасибо!
Я со своей дилетантской точки зрения могу лишь предположить, что либо невесомость "не полная" (есть притяжение самой станции), либо играет роль сопротивление среды, а может и все вместе. В опыте с коромыслом есть момент сопротивления подшипника и микро деформации металла (это я щас сам себя уговариваю). Вообще спасибо, смотрю Ваши эксперименты с удовольствием.
В курсе теоретической механики есть тема "Моменты инерции массы". Они бывают трех видов: полярный, осевые и центробежные. Полярный и осевые всегда положительные (они определяются квадрата и координат), а вот центробежные могут быть и отрицательными (они определяются произведение двух координат). Сделать идеально симметрично (сбалансированно) тело не возможно. При вращения тела относительно "средней" оси центробежный момент будет максимальным по величине. Думаю, что именно наличием центробежных моментов и можно объяснить это "кувыркание".
Применим ли этот эффект к земному шару?
таки очень толковый канал!
Я думаю, что важную роль играет соотношение размеров вращающегося объекта к массе, надо еще учитывать Кориолисово ускорение.
Чисто интуитивно кажется, что дело в разнице массы грузов на осях, ведь ваша модель из пластика сделала один уверенный оборот перед переворотом, возможно, дело в том, что более серьезной установке момент вращения равномерный, а в меньших он идет рывками.
Есть ли что нибудь общее между сменой полюсов Земли и эффектом Джанибекова ?
Смена полюсов Земли это лишь бредовая теория, не подтвержденная никакими научными данными. Компас как и раньше показывает на север все той же частью стрелки. И впредь будет то же самое. Никакой смены полюсов не будет.
Конечно! Ось налетает на земную твердь и всё такое))) Но Вы, наверное, имеете в виду магнитные полюса. Думаю, что это другое.
@@ЕгорОкуловский Я не знаю что вы имеете ввиду , но мне кажется этот вопрос не для вас
Возможно, для опыта следовало использовать карданов подвес. А так одна из осей жёстко закреплена.
Большое спасибо за выпуск. Почитав коментарии и немного поразмыслив. Я думаю, что из-за сил инерции и их влиянии на силы трения, данное устройство не совсем похоже ведет себя, а еще опыт Джанибекова наблюдался в условиях свободного падения, невесомости. Почему то этот эффект еще называют эффектом тенисной ракетки.
Есть опыт про взрыв азота в ведре с шариками. Мнение людей разделилось, часть уверяет, что подбрасывает ведро атмосфера, другая часть говорит, что подбрасывает ударная волна и реакция опоры. Разберите интересный случай)
Здравствуйте! Подскажите пожалуйста, можете ли Вы поделиться схемами/чертежами и т.п. по конструированию данной модели, из какого материала и как были изготовлены элементы, в частности - центральное звено, совершающее "колебательное" движение?
Из того, что было под руками:)
Шикарно!
ответ: на видео заметно что в невесомости средняя ось, переворачиваясь, на время в ходе переворота существенно отклоняет большую ось а затем приняв стабильное положение она получает энергию от большой оси обратно и большая ось возвращается в исходное положение тоже. в важей же установке большая ось зафиксирована и поэтому не может на время принять а потом вернуть обратно средней оси энергию её переворота, поэтому она и теряет её на каждом перевороте значительно
возможно эффект не достигается за счет жестко закрепленной конструкции, которая удерживает концы оси, по которой вращаются изделия, за счет чего теряется часть инерционной энергии.
Да, это интересный очень эффект. И возможно согласно ему и смещение плоскости вращения земной оси с течением времени вполне реально. Ведь львиная доля массы земли находится в жидком состоянии, в постоянном движении, и вряд ли центр массы земли находится в ее геометрическом центре.
Что-то про прецессию ничего не сказано, т.е. в инерциальной системе тело сначала очень слабо прецессирует вокруг оси вращения, постепенно ускоряясь. Затем в какой-то момент происходит срыв и тело поворачивается на 180 градусов.
3:35 Не понятно, почему ровно та же логика не работает, если рассмотреть вращение вдоль оси с большими грузами (минимальный момент инерции I). Вот вокруг вертикальной оси (максимальный I) - видна устойчивость. Но почему устойчива ось с минимальным I ?
О итоговом вопросе.
Вообще, мы всю дорогу пользуемся предположением о неподвижности оси, вокруг которой вращение было в самом начале, пользуясь законом сохранения момента импульса. НО направление вектора угловой скорости и вектора момента импульса это РАЗНЫЕ направления, когда угловая скорость не направлена вдоль одной из главных осей инерции (тензор инерции умножается на вектор угловой скорости). А ось симметрии (самой гайки или бруска с трубками или синей рейки) это вообще третье направление. И сохраняться должен именно момент импульса, а вот ось вращения, значит, может куда-то отклоняться. А в установке этого не дает подвес.
Еще, когда синяя рейка поворачивается , она же тоже создает момент инерции своим поворотом. Это соображение надо как-то прикрутить к предыдущему абзацу.
Хотя когда поворот рейки накладывается на "основное" вращение, это можно рассматривать не как еще одно вращение вокруг другой (вращающейся) оси, а как переход тела в конфигурацию между двумя устойчивыми "крайностями", и "основное" вращение в этот момент будет вокруг оси с макс. I (синяя рука повернута вертикально). Это по крайней мере заставлет "основное" вращение тормозиться, но вклад в момент импульса в направлении "от нас" всё же тоже добавляет. В установке это позволяют сделать сделать какие-то силы в опорах (гироскопические), в добавок к тем, которын фиксируют горизонтально ось "основного" вращения. А в свободном состоянии этих сил бы тоже не было, знасит истинное движение еще бы несколько отличалось.
PS Не хватило сопоставления между осями гайки Джанибекова, модели с 4 грузиками на двух трубках и итоговой установки. Пришлось порядком пофантазировать и открыть статью на хабре из цикла "магия тензорной алгебры", чтобы определить, какая ось у гайки с мин. I, какая со средним, какая с максимальным.
А в целом - очень интересно, гдубокие темы трогаем тут)
Спасибо за видео.
А может быть нужно было разместить грузики крестом. Так чтобы грузики с меньшей массой были на более длинных рычагах. Более длинный рычаг давал бы большую стабильность и инерцию. Но при смещении меняется угол - рычаг уменьшается и вторая пара грузов на меньшем рычаге но большей массы разгоняется под действием центробежной силы и проскакивает по инерции положение с когда еë рычаг максимален. Что, в последствии, опять приводит в положение с максимальным рычагом малые грузы
В дополнение к объяснению данного эффекта в видоролике хочется кое-что заметить. В видео снятых в условиях космоса есть два объединяющих фактора большая разница масс на концах условных вращающихся крестовин и большая скорость вращения вокруг оси с лёгкими грузами. Повторить опыт с меньшим количеством переворотов вокруг оси с лёгкими грузами относительно оси с тяжёлыми грузами можно, если изначально увеличить скорость вращения так чтобы возник достаточно большой гироскопический эффект. Именно он не даёт лишний раз перевернуться маятнику вокруг оси с лёгкими грузами.
Спасибо, очень познавательно. Какая вероятность того, что наша планета кувыркнëтся аналогичным образом?
Из-за сопротивления воздуха угол к которому возвращается после разворота будет с каждым разом увеличиваться, так как при двороте по инерции часть силы тратится на сопротивление воздуха.
Конечно же - молодцы, спасибо за работу.
Но видео получилось больше констатирующее факт, а не объясняющее физический смысл и причины периодических переворотов.
При возникновении эффекта Джанибекова возникает поступательное и вращательное движение тела. Результирующее движение удобно разложить на движение полюса и сферическое движение вокруг полюса. В сферическом движении происходит сложение угловых скоростей. Векторы угловых скоростей складываются как и другие векторы. Но ведь мы имеем дело со сложным движением, когда возникает не только сложение векторов угловой скорости, но и поворот вектора относительной угловой скорости. Поэтому результатом сложения угловых скоростей является вращение тела вокруг оси, которая является мгновенной и постоянно меняет свое положение. Наглядным примером сложения угловых скоростей является движение подвижной конической шестерни по неподвижной конической шестерне. Для того, чтобы обеспечить такое движение, подвижная коническая шестерня должна не только вращаться на валу, но и сам вал должен вращаться вокруг оси, которая совпадает с осью неподвижной шестерни. Неподвижным аксоидом при этом будет конусная поверхность.
Как всё просто оказывается, а я думал думал раньше но не додумался :))). А на вопрос - так там связка жесткая получается между осями и сила энерции большой массы требует большей раскачки.
Большое спасибо!!!
Здравствуйте! Спасибо за интересное видео. На мой взгляд на земле невозможно повторить эффект Джанибекова из за гравитации.
Во-первых они практически повторили в середине ролика, во-вторых у космонавтов гравитации не то чтобы заметно меньше
В эксперименте отсутствует зависание из-за отсутсвия однородного рапределения массы круглыми грузиками по кругу(полукругу) качения(не вращения) балки
Чтоб в эксперименте получилось плавное ускорение качения(иллюзия зависания) нужно качающиеся круглые грузики заменить(и жестко установить) на длинные(примерно пол-радиуса качения, +,-) любого однородного сечения и направленные по касательной кругу качения(не вращения). Думаю эффект зависания будет достигнут за счет того, что в начале качения центробежная сила длинных грузиков будет медленно нарастать пока они пересекают ось вращения, и также в конце качения центрбежная должна медленно убывать, возможно линейно.
Другой вариант,можно было поставить по два грузика на концах качающейся балки по кругу качения на небольшом расстоянии, тут скорее всего, в начале качения центробежная сила будет нулевая пока на каждом конце балки грузики будут по разные стороны от оси вращения, затем при пересечении оси вращения и вторых грузиков центробежная сила должна увеличиваться скачкообразно. Кажется в этих двух случаях по разному должно быть заметно то самое "зависание"
Могу предположить, что на тела влияет сила тяжести. Поэтому и не происходит зависания.
Классно! Очень интересно.
попробую в ответ на последний вопрос: вариантов вижу два. 1) слишком массивные грузы на концах коромысла, в следствии чего слишком большой момент, который не дает даже на время уравновеситься системе. 2) Слишком маленькая скорость, но исходя из формулы, чем больше скорость тем больше момент, а значит скорее всего 1й вариант, попробуйте убрать с концов коромысла сначала 32% массы, потом 68% от первоначальной массы.
В догонку ко всему вышесказанному хочу добавить, что планета Земля каждые 13 тыщ лет совершает такие кульбиты
Нужна свободная третья ось вращения.
А вообще, подсознательно, кажется, что в подобном устройстве, можно каким-то хитрым образом синхронизировать скорости и оси вращения таким образом, чтобы импульс расбалансировки системы, был бы всегда направлен вверх.
А как насчет учета силовых - магнитных- полей?
Спасибо за ваши демонстрации. В формулах ничего не понимаю, а на пальцах очень познавательно. Но вот у меня вопрос: А земля же тоже вертится в условиях невесомости. Почему на неё не действуют такие же силы? Или действуют?
Конечно действуют! Про прецессию оси вращения Земли слыхали? Ну, что через 25000 лет она уже не будет проходить через Полярную звезду? Ну вот, это оно и есть! Прецессия!
Может быть эксперимент провести внутри сферы, которая свободно катается по столу, чтобы дать свободу внешней вращательной системе.
В Вашей установке внутренняя часть не отбалансирована, причём разница очень заметна исходя из просмотра время 7.11-7.13, а вот теперь вопрос, а если сделать идеальную балансировку будет этот эффект лучше виден или нет?
На последний вопрос у меня есть предположение, что сила Кариолиса, возникающаю при движении во вращающейся СО, тормозит всю систему и угловая скорость вразения не остаётся постоянной, значит и сила центробежная несколько уменьшается.
Рассмотрите пожалуйста, почему спутники не выполняют "кульбиты"? Особенно первые, пока не был открыт данный эффект. По сути это тот же "барашек" и они должны были сами вместе с космонавтами переворачивается.
Для наблюдения данного эффекта у тела должны быть сильно различны все три момента инерции, чтобы можно было выделить средний из них. Первые спутники -- это скорее шары и цилиндры, так что у них как минимум одна ось симметрии есть, а значит и два из трёх моментов инерции равны между собой. Следовательно нет среднего момента, а отсюда получается, что и эффект не наблюдается
Спутникии не вращаются вокруг своей оси, так как строго ориентированны своими приборами на поверхность Земли.
Возможно вашу установку нужно поставить на центрифугу большого диаметра и придать ей пусть и криволинейное, но поступательное движение, и можно сделать ещЁ третью сь вращения, перпендикулярную обеим уже имеющимся
Действует сила гравитации, которая не влияет в невесомости. (плюс ***возможно*** погрешности в конструкции - смещение осей, которые распределяют действующие силы неравномерно)
Здравствуйте.
Считаю что вашему каналу нужно больше примеров, как Вы говорите "на пальцах". Для любителей не только чистой физики, а в призме практического применения, для любителей " физического эксперимента" )))
Заранее прошу прощение за сумбурность...
Например, Земля может сменить прецессию или так как она геоид и к тому же ещё движется вокруг Солнца, следовательно - устойчиво вращается.
Или почему не используется эффект гироскопа для управления МКС, или спутниками в невесомости по осям. Заранее оговорюсь, что понимаю, что это лишняя масса для вывода на орбиту итд.
Но ведь в будущем это теоретически возможно, тем более в плане создания гравитации на космических кораблях методом их вращения, (как волчка).
Хотелось бы услышать Ваше мнение об этом в роликах, в познавательной манере для школьников)))
Спасибо
интересно а если увеличить скорость ось с большим грузом то по идее ось с меньшими грузами должна меньше колебаться....
А если эту систему (рамку) поместить в самолёт на котором имитируется невесомость (т.е. самолёт в свободном падении).
Может, момент силы тяжести при прохождении рамкой положения, когда она (рамка) параллельна земле, влияет на коромысло? Хм, но моменты силы тяжести должны компенсировать друг друга. Может, тогда момент реакции опоры со стороны оси коромысла на верхнее плечо коромысла влияет и выводит из неустойчивого равновесия? А в невесомости такой реакции опоры нет: все падают с одним ускорением.
Интересно, как поведëт себя система, если сначала раскрутить коромысло, а потом раскрутить рамку? Как сработает система, если приводить рамку во вращение долгое время электроприводом?
Инерция распределяет и увеличивает как бы массу по окружности, на самом деле энергию, у вас она собрана в двух точках. Постоянной свободной оси, там не может быть, только закреплённая, либо масса больше энергии под воздействием гравитации. Всё зависит от приложенной силы( оборотов).
интересно другое: можно ли учитывая все вышесказанное сделать вывод, что именно резкая смена полюсов планеты неизбежна и уже была раньше не раз. а все описанные в древних книгах катаклизмы - результат таких резких изменений?
В видео с реальным эффектом Джанибекова и даже в вашей демонстрации вертушки показана не крестовина, а нечто похожее на винт ( а это скорее трехшариковая крестовина, а не 4x ). Если в вашем эксперименте половину от синего маятника отпилить, или внести дисбаланс, может он будет дольше зависать в крайних положениях?
А если вы сделаете из коромысла крест, добавив к нему еще одно поперечное коромысло и на нем установите еще два грузика поменьше, то что будет? Может тогда будет стабильнее все вращаться?
А как же сила тяжести, которая тянет груз вниз?
При перекладывании вращения в моменте нарастания угла отклонения скорость вращения по стороне большей массы снижается, так как энергия перетекает на ось с малой массой. Экватор отклонения пересекается малой массой по инерции, а далее следует перетекание энергии от малой массы в сторону большей массы. Именно поэтому в подобной модели вращения мы наблюдаем относительно долгое вращение по оси с большей массой, и очень быстрое перекладывание. При чём что интересно - экватор оси малой массы не совпадает с 90 градусами вращения оси бОльшей массы.
В идеальной модели в идеальных условиях полной невесомости и вакуума подобная система может вращаться только по стороне бОльших масс. Но идеальных условий не существует, даже в вакууме есть то, что нарушит равновесие по стороне малой массы и начнётся вращение с перекладыванием оси.
По конструкции - в моменте перекладывания происходит отклонение оси вращения бОльшей массы. Сделайте "третью свободу", и конструкция станет работоспособной.
Нужно даже еще 4-ю свободу вращения добавить, чтобы эффект повторялся в конструкции.
Может притяжение земли (гравитация) не даёт нормально вращаться
В опыте с коромыслом основные потери энергии не на трении в подшипниках, а от сопротивления воздуха.
Поставляйте модели в надувных шарах!
Не скрывайте ЭД для молекул! Плоские молекулы (как книги) могут красть от теплового хаоса с ЭД, а некоторые точки из них могут осваивать и излучать. Это отличается от простого вращения.
Скажите пожалуйста , какова верятность того что наша земля совершает подобный переворот относительно ее оси ?
Обычно советуют подбросить телефон или ракетку для пинг-понга так, чтобы она не перекувырнулась. Вряд ли у многих получится =).
Может один конец коромысла утяжелить, чтобы дольше зависало ?
Спасибо за эксперименты.
Может скорость самой станции влияет на эффект Джанибекова?
где это на практике можно применить