Ответы Mail.ru: Куда девается энергия при повороте "несвободного" гироскопа?

Рустам Искендеров (139111) 5 лет назад

Этот же вопрос, но только "в обратном аспекте", интересовал меня в 70-е годы. Тогда я "задумал" несвободный гироскоп, который, будучи установленный на Южном полюсе, "реализовал бы" энергию вращения Земли! Конечно, я знал, что такое невозможно: находясь на Земле, использовать её энергию не получится. Оно было бы похоже на Мюнхгаузена, вытаскивающего самого себя из болота, сцепляясь за собственные волосы... Но ошибку в ходе своих рассуждений обнаружить не мог. Обратился по этому поводу и в Институт механики АН АзССР, и в ж-лы "ТМ" и "НиЖ" - полученные ответы не удовлетворили меня. Но в конце-концов разобрался сам... К сожалению, не помню как. А восстанавливать всё это вряд ли теперь у меня хватит сил.

daybitВысший разум

5 лет назад

Давайте в ваш ответ перейдём, я сюда скопирую ваш комментарий и свой:
_________________________
Рустам Искендеров 2 минуты назад
Вроде так. Во-первых, трение тут ни причём. Во-вторых, забываете наличие опоры: Когда вы стремитесь поворачивать ось вращения гироскопа в горизонтальной плоскости, совершая некоторую работу, корпус, на котором "сидит" эта ось, стремится повернуться в вертикальной плоскости, передавая усилие на крохотную вертикальную ось (внизу на рисунке). Если опора этой оси надёжно закреплена с Землёй, то ваша работа пойдёт на поворачивание Земли, что, разумеется, будет незаметным благодаря огромной массе последней...
_________________
daybit 1 минуту назад
Да, я именно про это уже и подумал. ) Что моя работа уходит на закручивание Земли. Что разумеется незаметно.

daybitВысший разум

5 лет назад

2019-02-07 00:00

Поскольку не было возможности написать дополнение перед тем, как выбрать Лучший Ответ, я допишу комментарий сюда.

В общем, на мой взгляд вы ближе всех подобрались к ответу, насчёт поворота Земли.

Низяев подсказал мне, в какую сторону думать, однако он сам остался в неверном ощущении, что это аналогия упругого взаимодействия со столбом, со стеной, и не совсем верно обосновывал потерю энергии при таких взаимодействиях, мол, биологический организм "устаёт", вот туда и уходит энергия. К слову, Низяев высказал мысль, которая грешным делом приходила и мне - про "направленность" энергии - точнее я думал про то, что момент инерции ведь тензор, а поскольку с тензорами я не очень дружу, то у меня были сомнения, понимаю ли я вообще, что происходит.

daybitВысший разум

5 лет назад

2019-02-07 00:06

Ещё один отвечающий, Arkanarian Physicist, тоже неправ, ему кажется, что гироскоп получит дополнительную скорость (что не соответствует действительности).

Ну а остальные ответы - обычный в таких случаях информационный шум.

Artem BerezinЗнаток

5 лет назад

вот задача: Найдите отношение скорости красной световой волны длиной 690 нм к скорости голубой световой волны с частотой 630 ТГц.

Дмитрий Низяев (808857) 5 лет назад

Она прикладывается к его опорам. Гироскопический эффект просто перенаправляет вектор приложенной силы, маховик служит как бы посредником для этого. Фактически, ты своим усилием по стрелке DL приложил усилие к СТОЛУ вертикально вниз. Стол от этого не разрушился. И сила эта приложилась через подставку гироскопа, но не в центре тяжести, а в стороне. Поэтому если сила будет слишком большая, то подставка просто опрокинется. Аналогично ты можешь подойти к столбу на улице и нажать на него рукой. Временно нарушая его равновесие и создавая деформацию.

daybitВысший разум

5 лет назад

Аналогию со столбом не понял. Если я подхожу к столбу и нажимаю на него рукой, то пока я давлю, то работа положительная F*х (где F - это средняя сила, х - деформация), которая уходит в упругую деформацию столба (условно k*x^2/2), но затем когда я снимаю это усилие, то работа получается отрицательной, поскольку давлю я в ту же сторону, а перемещение уже с обратным знаком = минус икс. Итого F*S-F*S = 0, все остались при своих, ситуация как с пружиной, и в смысле энергии всё в порядке.

Один в магнитном поле воен (130858) 5 лет назад

У тебя не гироскоп, а гирокомпас. Т. е. у тебя две оси вращения. Когда гироскоп начинает вращаться с огромной частотой, он стремится повернуться подобно стрелке компаса и из-за этого происходит эффект удержания направления в пространстве. Если гироскопу предоставить возможность повернуться, добавив вторую ось вращения (поплавок) он повернутся в направлении магнитных полюсов Земли. И твой гироскоп становится в этом случае гирокомпасом. В. Вертгейм в 1852 году установил, что железный прут намагничивается, когда он подвергается временному вращению, и теряет магнетизм после остановки вращения. Т. е. вращающийся гироскоп становится стрелкой компаса.. иными словами. В этом суть работы гирокомпаса.

-

Источник: Физика 11 класс

иван иванов (139038) 5 лет назад

Всякое действие вызывает адекватное противодействие. С учетом этого легко разобраться в механике гироскопа. Только не надо мне в ответ, профессионалу во многих областях наук, доказывать обратное. Я не одного лжеучёного ставил на место и всегда люблю иметь дело с официальной наукой!

Разрушитель Мифов (70462) 5 лет назад

Почему-то никого и никогда не интересовало ПОЧЕМУ гироскоп крутится устойчиво в одной плоскости... Сейчас я выскажу дикую мысль-При вращении материал гироскопа вступает в СВЯЗИ с окружающим его вакуумом (Вакуум, как известно, это совсем не пустота!). Эти связи его и держат в одной плоскости, как растяжки. При движении вдоль оси или вдоль плоскости вращения эти связи не очень изменяются (не знаю почему, но-факт.), а при повороте поперек плоскости вращения-очень сильно. -Пока еще не вступили в действие НОВЫЕ связи, совершается работа на их установление. Вот, туда и уходит энергия. Вообще-то говоря, связи это основа устройства нашего мира, как в обществе людей, так и в физических явлениях... Недаром же, говорится-если тронул одну травинку-содрогнулась вся Вселенная?...

Arkanarian Physicist (56509) 5 лет назад

Вверху одна чушь, прежде всего основанная на необоснованном принятие кажущегося верным неверного за очевидное и верное.

Здесь такое лжеочевидное - "Если мы пренебрегаем трением в подшипниках, то угловая скорость вращения гироскопа не изменилась, кинетическая энергия вращения осталась той же самой" и "повернуть систему в начальное положение, тем самым совершу двойную работу F*S. Тем самым вообще ничего не изменилось".

В любых вначале не оч. ясных физических задачах разумно прежде всего попытаться использовать законы сохранения.

В данном случае использование з-на сохранения энергии ЛЕГКО, без всяких хитрых уравнений, позволяет придти к выводу, что затраченная работа идет на увеличение кинетической энергии вращения гироскопа !
А при движении туда и обратно - в первом приближении к двойному ее увеличению (~двойному, если скорости туда и обратно были равны).

daybitВысший разум

5 лет назад

"затраченная работа идет на увеличение кинетической энергии вращения гироскопа!"

То есть гироскоп, по вашей версии, станет крутиться быстрее?

Arkanarian PhysicistОракул

5 лет назад

Увы, я поторопился, невнимательно изучил вопрос и снова поторопился, отвечая --> ответил не то (хотя многое в этом ответе верно).

Мой исходный ответ был близок к правильному для СВОБОДНОГО гироскопа, а тут г-п несвободный.

Для свободного гироскопа приложение момента сил в первом приближении вообще не даст работы (т. к. перемещение конца оси будет почти перпендикулярнвм приложенной силе, ОДНАКО во втором приближении (по скорости_поворота_оси/скорость_вращения_ротора) работа все же будет совершаться и пойдет на раскрутку ротора.

Для несвободного г-па с 2 степенями свободы (как в вопросе) все еще проще.
Лжеочевидное тут "плоскость вращения гироскопа начинает поворачиваться (причём она сопротивляется из-за вращения диска".
Нет, никакого сопротивления не будет. Все внешне будет

Arkanarian PhysicistОракул

5 лет назад

точно так же, как если бы ротор г-па вообще не вращался
вокруг своей оси. А момент сил, обеспечивающий поворот (прецессию) оси гироскопа возникнет в подвесе (в его вертикальном шарнире).

Так что, соответственно, никакой существенной затраты - ни одинарной, ни двойной - не возникнет.
Так что вопрос основан на неправильных представлениях.

Xthn_13(666) (145827) 5 лет назад

Гироскопические силы работы не совершают...
Отсюда и пляши!
Учти, что представленная модель - идеальная (твердые тела не сжимаемые, нити не растяжимые, блоки невесомые, пружины невесомые и подчиняются закону Гука,... и т. д.)
Читай какую-либо литературу по гироскопы...
или (как минимум) Бать М. И. "Теоретическая механика в примерах и задачах" т. 1, т. 2, т3

daybitВысший разум

5 лет назад

Да, всё это хорошо, но я теперь думаю, что надо бы найти такой прибор (несвободный гироскоп) в реальности, да попробовать его повращать. Я с чего-то решил, что он будет сопротивляться, но уже потом подумал - а вдруг он не сопротивляется вовсе, а я тут задаюсь теоретическим и неверным вопросом.

2019-03-15_18:42