значение этимология слова ВОЛЧОК |
Волчок Томсона. Эта любопытная игрушка необычна не только своей формой, но и тем, что ведет себя «не по правилам». Волчок Томсона представляет собой шар усеченной формы, по центру среза которого расположена ось. Если ее сильно раскрутить, установив волчок на ровной поверхности, вы сможете наблюдать эффект, казалось бы, нарушающий законы физики. Ускоряясь, волчок, вопреки всем ожиданиям, опрокидывается набок и продолжает переворачиваться дальше, пока не встанет на ось, на которой будет затем продолжать вращаться.
Физика в игрушках. Волчок Томсона, эта любопытная игрушка необычна не только своей формой, но и тем, что ведет себя «не по правилам». Волчок Томсона представляет собой шар усеченной формы, по центру среза которого расположена ось. Если ее сильно раскрутить, установив волчок на ровной поверхности, вы сможете наблюдать эффект, казалось бы, нарушающий законы физики. Ускоряясь, волчок, вопреки всем ожиданиям, опрокидывается набок и продолжает переворачиваться дальше, пока не встанет на ось, на которой будет затем продолжать вращаться. Находящийся в нижней части центр тяжести покоящегося волчка как бы перемещается при движении в верхнее положение. Это, на первый взгляд, противоречит условию устойчивого равновесия, выполняющегося всегда, когда речь идет о неподвижных, статических системах. Однако то, что непреложно в статике, не всегда справедливо в динамике. Есть такое явление явлении, называемое прецессией. Если к вращающемуся волчку приложена какая-то постоянно действующая сила, его ось отклоняется. В самом же гироскопе (а волчок является простейшим гироскопом) при этом возникает противоположная сила, стремящаяся возвратить ось в исходное положение. В волчке Томсона постоянными силами, вызывающими прецессию, являются сила трения полусферы о поверхность стола и сила тяжести. На рисунке они обозначены как P - сила тяжести и F - сила трения. То, почему волчок в итоге становится на ось, не имеет элементарного объяснения. В двух словах, это происходит оттого, что волчок стремится компенсировать прецессию моментом, образованным сложением разных сил. Форма волчка при этом может быть различной, но основные соотношения его параметров при этом должны оставаться неизменными. В шестидесятых годах прошлого столетия московский математик А. Карнаухов предложил формулу, при которой любая юла ведет себя как волчок Томсона: APL < (70 с) 2, где P - вес волчка, постоянная L - расстояние между центром тяжести волчка и поверхностью стола, A - экваториальный момент инерции (раскручивания), а c - осевой момент инерции. Разумеется, рассчитать величины инерционных моментов не всегда представляется возможным, однако из формулы понятно, что они напрямую связаны с параметрами гироскопа - диаметрами шара и оси, а также их массой. Вы можете сами проверить справедливость этой формулы, а также придумать собственную модель переворачивающегося "с ног на голову" гироскопа, изготовив его из подручных материалов. Рассчитанную в соответствии с приведенной выше формулой пропорцию вы можете взять за основу, смоделировав волчок Томсона собственной конструкции, исходя из данных соотношений размеров.
Комментировать | « Пред. запись — К дневнику — След. запись » | Страницы: [1] [Новые] |