FIZIKA kérdés jöhet a "forgó biciklikerék"-kel kapcsolatban? Az un. "Giroszkóp hatás" miatt a forgó kereket elég az egyik oldalon alátámasztani. Ön megtudná-e magyarázni ezt a jelenséget egyszerűen?

#3

Akkor lássuk.

De semmi tehetetlenségi nyomaték. Sebesség, gyorsulás, erő. Ezek állnak rendelkezésre.

Ismertem olyan fizika tanárt, aki nem boldogult volna ezzel.

A biciklikerék forgása az elindítás után állandó nagyságú sebességgel történik. Ugyebár külső erő nem hat rá, csak belső. E belső erő is csak a körforgást tartja fent. A forgás tengelye tehát nem változik. Ha meg akarjuk változtatni, ahhoz erőhatás szükséges. Ez az erőhatás lenne a gravitációs erő, amit ellensúlyozunk az alátámasztásnál. Ez egy rögzített pont, azaz a gravitációs erő egy forgó mozgást próbál teremteni, így a kerék kétféle forgás hatása alatt áll. Ezek eredményeképpen a harmadik irányba el fog fordulni, ami pedig vízszintes. A biciklikerék tengelye ugyanis vízszintesen áll, ha velünk szemben, akkor bal-jobb irányban. A gravitáció lefelé húzza, a másik elfordulás tehát az előre-hátra irány mentén történne ebben a helyzetben, a harmadik irány tehát (erről már volt szó szeptember második-harmadik hetében) a fel-le. Ha ez a tengelye az elfordulásnak, akkor látható, hogy a biciklikerék csak elfordulni tud (ezt láthatjuk is), de lefordulni nem.

Megfelel? Amúgy nyugodtan használhatod a nevemet, nem tabu.

#Tom Benko

Magam is elkezdtem gondolkodni róla, de a kiindulási pont után nem foglalkoztam tovább vele. De majd írok érvelést én is.

Utána majd megvitathatjuk, hogy kinek melyik tetszik jobban.

Tehát:

A klasszikus mechanikát Newton 4 törvénye teljes egészében leírja. Sebesség, gyorsulás, erő. A newtoni mechanikában ezekkel kell mindent megmagyarázni. (Az erőket a 4 törvény nem határozza meg, csak használja.)

Tehát mindent ami ezen túlmutat (pl. a forgásra, forgások kölcsönhatására vonatkozó állításokat) ezekből kiindulva bizonyítani kell. Gondolom, erre gondolt a kérdező is.

Vegyünk egy függőleges síkbeli biciklikereket. Ha szembenézünk vele, az óra járásának megfelelően forog. A tengelye a tőlünk távolabbi ponton van alátámasztva.

Két erő hat rá: a tömegközéppontjára a gravitációs erő és az alátámasztási ponton egy felfelé ható nyomóerő. Két ilyen erő hatására egy szokásos tárgy lebillen.

Vegyük a 3 óránál levő tömegpontot. A sebessége függőlegesen lefelé mutat. Ha a kerék egy kicsit lebillenne és a tömegpont követné az abroncsot, akkor kapna egy tőlünk elfele mutató sebesség komponenst. A 9 óránál levő felfele mozgó tömegpont egy felénk mutató sebességkomponenst kapna.

Hagyjuk a kereket a tengelye körül 90 fokban elfordulni. Közben a tömegpontok az abroncshoz viszonytott irányban megőrzik a sebességüket. Ha felülről ránézünk a sebességekre, akkor mindkét pont csak úgy tudja követni az abroncsot, ha ez a merev rendszer felülről nézve az óramutató járásának megfelelően elfordul. Ezért kezd a tengely vízszintesen forogni. Természetesen 90 foknál finomabb lépésekben kell a mozgást kezelni, miközben a pontok csak egy másik közeli pont helyét veszik át.

Tudom, hogy ez egy kicsit furcsa. Akkor most lebillen a kerék vagy nem billen le? De emlékezzünk, hogy egy zsinóron forgatott súly jelenségét is lehet így tárgyalni: ha nem volna zsinór, akkor a súly 1/4 fordulatnyi idő alatt eltávolodna a körtől. De a zsinór ereje okozta gyorsulás visszakényszeríti a pályára.

És miért nem billen le a kerék? Mert ahogy a kerék pontjainak sebességösszegében létrejön egy lefelé mutató változás, a kerék elforog és a plussz összetevő már nem lefelé fog mutatni.

@krwcko: Kicsit nehézkes, de logikus és követhető a gondolatmeneted. Azt azonban külön ki kell fejteni, hogy a két tömegpont miért kap merőleges sebességkomponenst. És egy gyors levezetést igényel, hogy mi van a többivel, hogy a teljes kép kialakuljon.

De ettől függetlenül szép a levezetésed, tetszik az ötlete.