質問: 自転車のタイヤを回すジャイロ効果の実験 椅子に座って、回転している自転車のタイヤを持ち、回転軸をずらすと椅子が回転するという実験があります。 傾けるときにジャイロ効果により椅子が回転するのは理解できるのですが、傾け終わってからも椅子が回るのが理解できません。 動画などを見ていると傾けたまま固定していたら椅子は回転し続けて、回転軸を水平に戻したら椅子も停止、反対に傾けるとまた椅子が回ります。 例えばこの動画 https://youtu.be/mpeygb2cuhs ジャイロ効果は回転軸にかかるモーメントにより起こるはずなので、傾けている最中だけ起こり、斜めで止めたらそこで安定すると思うのですが、違うのでしょうか。 もちろん回転を始めた椅子にも慣性はありますからしばらくは動くでしょうが、摩擦もありますし、何より椅子が回転し続けるということは回転軸もそれに合わせて動いてしまうのでそれに対するジャイロ効果が働いて椅子を止めるのではないかと思うのです。 独楽の場合は軸の接点を中心に重力により回転軸を傾ける力が加わり続けることで歳差運動を起こしていると理解していますが、この傾けたタイヤの回転軸にどこから力が加わっているのかわかりません。 実際どのように力が働いているのでしょうか。 教えてください。
回答: ジャイロによるトルクは,車輪の角運動量のベクトルと腕をひねって生じる回転トルクの外積となります。ただ,車輪の軸が垂直にまで来ると,椅子を回転させるジャイロトルクの成分はゼロになってしまいますね。