Отчего он ходит по кругу?
2023 ж. 4 Қаз.
22 698 Рет қаралды
Шар, помещённый на горизонтальный вращающийся столик, движется по окружности, причём частота, с которой он делает свои обороты, меньше частоты вращения столика. Почему движение происходит таким образом, и как связаны между собой указанные частоты?
Borisov A. V. a.o. (2018). Theoretical and experimental investigations of the rolling of a ball on a rotating plane. www.researchgate.net/publicat...
Ключевые слова: неголономные системы, динамика вращательного движения, условие полного сцепления, a ball on a turntable.
Наш канал с дополнительными материалами
t.me/getaclass_channel
Новосибирский Государственный Университет
Физический факультет НГУ
www.nsu.ru/
Судя по видео, ось шарика прецессирует под примерно одинаковым углом с примерно одинаковой угловой скоростью. Но не точно. Возможно, эта неточность связана с проскальзыванием и неровностью поверхности. ПС. Это один из лучших роликов: с помощью непростых выкладок, но при этом очень доходчиво вывели формулу, которая потом полностью подтвердилась экспериментом.
Восхищает Ваша находчивость и смекалка. Здоровья и успехов!
Спасибо за отличный развивающий контент! Все наглядно и доступно для понимания.
Спасибо за интересную физику!
Это реально круто! Мой мозг вскипел уже на 6-ой минуте.
Качество всё растёт и растёт! И по звуку и картинке!!
Превосходно! наверное самое классное видео у вас)) не очень нравится вращательное движение - ускользает от понимания (точнее интуиции) за своими хитростями, но то что вы делаете и главное как - даже не может быть оценено!
Превосходно! Огромное спасибо!
Смотрю ролики и понимаю, что плохо мне в универе физику преподавали)) Точнее так, преподавали вполне нормально и доходчиво, но не наглядно. Вот именно таких объяснений не хватало тогда.
просто потрясающее видео
Ди-джей настоящий!)
8:00 не. наклону противостоит гироскопический момент, равный внешнему. и не "тем быстрее, чем быстрее", а наоборот "тем медленнее, чем быстрее" (w=M/H)
Вас по телевизору недавно показывали 🎉
Предположу.. инерция и сопротивление воздуха пытаются удержать шар на месте. Вихревой поток от площадки как и сама площадка толкает шар в сторону. И ось вращения становится в диагональ чтобы уравновесить силу трения и гироскопического эффекта. Но так как и сам шарик тоже создаёт вихревые потоки его начинает колбасить.. 😂 а попробовать в вакууме можно? Или добавить в центр шарика ось из металла отметив полюса..
ход конём происходит) с проворотом на точке перицентра
Спасибо.!!!@
А в какой программе вы делаете трассировку движения?
В размере площади точки соприкосновения шарика с кругом вся разгадка
А можно ли из этой конструкции собрать центрифугу для обогощения руды или изотопов😅?
9:14 вот почему шарик двигаться сначала по круговой во внутр диска, а когда шарик достигает центра диска, вылетает из центра диска под действием выталкивающей силы. Да, еще на шарик действует сила скольжения и сила трения, впереди и сзади шарика, так что с вектором F, с массой шарика, что стабильна, Вы должны указать эти силы, что нестабильны. Сила скольжения убивает, а сила трения прибивает, и когда остаётся только сила трения, то шарик, при наличие его веса, вылетает из вращающегося диска.
Делал такой опыт в 1976 году с пластмассовым шариком диаметром 1 см , при небольшом наклоне к горизонту вращающегося диска , вращающийся шарик находил устойчивое неподвижное положение у края диска ...
Ну как же так... 3:00 сказать "объяснения не достаточно физичны" и не объяснить природу происхождения силы действующей на шарик вдоль радиуса диска ( 4:00 "сила действует" и всё), можно просто добавить, что в этом реальном эксперименте область контакта шарика с диском это не пренебрежимо малая точка, а пятно в виде окружности и окружная скорость диска в дальней от центра диска области этого пятна будет больше чем в ближней ибо разный радиус! Поэтому шарик будет закручиваться в том же направлении что и диск вокруг своей вертикальной оси. Это приведёт к изменению направления оси вращения шарика (гироскопический эффект), отсюда центростремительная/центробежная силы. Теперь вспоминаем что у любого тела есть 3 взаимно перпендикулярных оси инерции, отсюда сложное изменение направления оси вращения шарика. И да, 8:00 как тут отметили, чем выше частота вращения тем ниже частота прецессии.
Предлагаю в следующем ролике рассмотреть конструкцию рулевого управления Аккермана. Когда и почему используется анти-Аккерман.
вращение шарика по поверхности очень напоминает автоколебательный процесс , где шарик имея инерцию вращения переходя ближе к центру обгоняет вращение диска и убегает вперед переходя на больший радиус диска, где скорость поверхности выше, от чего шарик уже начинает поглощать энергию на разгон себя. интересно посмотреть, а меняется ли у шарика его угловая скорость при таком опыте?
Хороший экспремент, напоминаюший врашение нашей Земли. Выходит при врашении Земли тоже создается центросремительная сила. Невольно напрашивается вывод, когда мы говорим сила тяготения не то иное это центростремительная сила планеты.
Именно для этого существует общий экстриСенсет, дающий прецессию для всех обьектов видимой вселенной, не позволяющей разбежаться всем частицам вещества.
Но ведь ближе к центру столика он вообще движется против движения столика. И вообще, раз сила направлена перпендикулярно скорости, значит она не совершает работу (во всяком случае, не меняет кинетической энергии шара в его поступательном движении).
@@user-tm3eg8yf7u Прочитал Ваш ответ на моё сообщение. Где же Вселенной находится ваш "экстриСенсет конкретно на видимую часть. Да ещё ваш термин экстриСенсет или эксцентриситет.
@@schetnikov На Ваш вопрос есть хороший ответ в занимательной физике Прельмана под названием " американские горки". Если возможность прочитайте и вам станет понятно почему шарик вопреки здравому смыслу катится другую сторону.
Долой платформу "Мы". И спасибо. Всегда очень интересно
"Мы" это значит "мы вдвоём с Алексеем", просто он в этом ролике не появился в кадре.
Ответ на вопрос: Если Вы поставили шарик в центр диска, то он останется там же, если вес шарика не будет больше, чем сила трения, т.е. поверхность диска. Если вес шарика будет больше, чем сила трения, то при остановке диска шарик вылетит, так как у шарика будет своя двигающая сила, которая будет больше, чем у диска при остановке.
ну зависимость от трения можно проверить, заменив коврик на стекло или керамику. Ну и кстати можно вывести утверждение, что катящийся предмет не может двигаться с с угловой скоростью, большей чем половина угловой скорости столика в рамках эксперимента
Здравствуйте Подскажите на физическом уровне почему при умножении векторов направление движения меняется. Почему только магнитная сила может сдвигать свободные электроны и то только перпендикулярно силовым линиям поля и то только когда источник этого магнитного поля-магнит движется. Почему если не будет внутреннего сопротивления источника ток будет бесконечно большой а напряжение 0 в таком случае какую роль играет внутреннее сопротивление ЭДС то есть той силы которая порождает движение электронов к примеру это падение воды на лопасти или движение цилиндра в бензогенераторе и зависит ли внутреннее сопротивление от мощности двигателя грубо говоря от площади цилиндра бензогенератора
Сделайте сферу площадки не плоскую, а вогнутую, чтоб шарик не вылетал. Вращение шарика с точками одинаково по направлению, ефект гироскопа. Хаос в природе не предусмотрен.
Вопрос адресован к Андрею Щетникову: а если к шарику на тонкой леске прицепить еще шарик, чуть меньше, то получится модель земли и луны?
8:28 Разве вектор "Р с двумя точками" не будет равен нулю ? Вроде там что то связанное к компланарностью и коллинеарностью. Я к тому что нельзя выразить третий вектор двумя другими.
Объясните, пожалуйста, принцип работы рычажных весов. почему выведенные из равновесия уравновешенные весы возвращаются обратно, ведь нижний груз гравитация должна притягивать сильнее.
А вы прикиньте _насколько_ сильнее груз начинает притягиваться (если, скажем, на сантиметр опустился). Если весы были в устойчивом равновесии, это ничтожное изменение веса не более способно нарушить его чем подышавшый на него экспериментатор
@@aleksandr_berdnikov а почему они тогда обратно уравновешиваются? Из-за той же мизерной разницы в силах
@@fucorophnus6121 Ну это как если подвесить швабру за конец рукоятки, и на край перекладины надавить. Она немного отклонится от вертикали, а когда перестали давить - обратно выпрямится. С весами примерно то же самое, только у них, грубо говоря, пропорции наоборот: перекладина (плечи) длинная, а ручка, наоборот, очень короткая. Так что равновесие хоть и очень деликатное (чтобы мелкие разности приводили к наблюдаемым изменениям), но всё же устойчивое (чтобы мы могли судить по величине дисбаланса по величине отклонения чем меньше дисбаланс, тем меньше отклонение (при малых величинах))
@@aleksandr_berdnikov вобще ниразу не так, хорошие весы реагируют на мельчайшую разницу в весе. если вывести из равновесия уравновешенные весы(надавив пальцем на 1 чашу например) то они вернутся обратно
Нормальное оборудование для опытов нету , все своими руками . Спасибо
В каких единицах измеряется нормальность оборудования?
Это концепция канала. Намеренная. В ранних видео рассказывалось вроде.
И ни слова о влиянии вращения Земли! А ведь она изменяет угол наклона аж на 1° каждые 4 минуты! Этого уже достаточно, чтобы "пятка" шарика начала потихоньку отходить от первоначального положения. В результате появляется и процессия, которая все больше и больше увеличивает радиус "красных" окружностей в вашем видео! А вот если бы вращающаяся платформа была стабилизирована как гироскоп? Чтобы исключить влияние поворота Земли... Будут ли тогда увеличиваться красные кольца под "пяткой" шарика? А вот это уже будет фундаментально интересно знать!
Уменьшает ли скользкая поверхность, силу трения качения?
А я понял Что мы можем говорить про радиус той окружности по которой шар вращается
Как обычно, пренебрегли некоторыми параметрами. 1. Шар не имеем идеального баланса. 2. Диск не имеет идеального баланса. 3. Поверхность диска не идеальна. 4. Диск однозначно разгоняет воздух, который влияет на шарик. И есть ещё прочие составляющие, влияющие на эксперимент. Вывод: расчёты очень грубо приближены. Особенно на последних кадрах хорошо видно, как диск играет вверх-вниз.
кажется, у @SteveMould было про что-то подобное (соррян, написал коммент до 2:40)
Стив не рискует писать формулы, следуя неписаному правилу съёмки научно-популярных роликов для широкой аудитории. А мы решили, что будем их писать.
@@schetnikov Гордость берёт за Советскую физ.математическую школу на самом деле. Много она дала миру. Говорю это из заграницы, работая на US. Свалил с путинской Рабziи после начала 'карнавала', но сын ещё учится в частной школе там, без "разговоров о важном" слава богу. Академгородок под Новосибом вообще топ :) Надеюсь, наступят лучшие времена на нашей территории замечательной Сибири. Крепкого Вам здоровья!
А если в вакууме гдетнет сопротивления среды
Старый проигрыватель для чистоты эксперимента, в вашем случаем, должен быть только Вега!
Рижская "радиотехника" не хуже.
Такими темпами можно дойти до задачи, в которой самолет пытается взлететь с полосы, движущейся в противоположную сторону
взлетит - если крылышками помашет)
Да, тоже старая задача. Самолёт по любому взлетит, т.к. ни его колёса, ни полоса здесь ни причём, он отталкивается от воздуха.
@@mrdixioner отьалкивпется от воздуха, когда влхдух тнчет подькрьільями
У меня откуда-то есть смутное воспоминание, что шар на вращающемся столике при определённых параметрах подобен заряженной частице в электродинамической ловушке Пауля, кажется. Это меня глючит, или что-то похожее всё-такие есть?
На вращающемся седле: kzhead.info/sun/kryMpLufoF-AmZ8/bejne.html.
прецессирует
в отличии от строгих математических и цифро-симуляторных моделей, каждый физический экземпляр электропатефона советского производства способен генерировать такие пертурбации, которые не имеют аналогов во вселенной
Интересно, что вращение оси шара похоже на эффект Джанибекова, если смотреть на Землю как на вращающийся диск.
🤣
Ось вращения описывает конус или воронку.
Здравствуйте, я наткнулся на эксперемент Игоря Белетского, что там про дармовую энергия расказывает, вы не могли бы разобрать kzhead.info/sun/dpeqctimaqV4hn0/bejne.htmlsi=0Ttapb_K-w_hp_w4
Игорь как обычно прикалывается, да ещё и подсказки даёт, где он вас обманывает. Только такую подсказку ещё надо увидеть.
@@schetnikov да😲 выглядел вполне серьёзно и как-то с трепетом рассказывал. А я вот правда призадумался, над тем что скорость истечения с диффузором была достаточно большой и конечно Игорь не продемонстрировал, но я думаю, что эта скорость будет сопоставима со скоростью истечения, если убрать сужение и диффузор и оставить просто отверстие диаметром широкого конца этого диффузора и если это так, то вроде получается, что в варианте с диффузором, скорость и соответственно кинетическая энергия потока воды в месте сужения будет больше чем с вариантом простого отверстия. А вы как думаете?
Мораль - даже самые простые явления "объясняются" безумно сложной физике и еще сложнее математике. Так что, наша наука только чуть-чуть пытается описать мир и на практике ничто не успевает! Грустно, но факт.
Кому-то -- сложно, Кому-то -- легко. Люди разные бывают (пока что).
@@nRADRUS а я не про люди, а про фундаментальная невозможность математику решит реальные проблемы, а только несколько идеальные упрощенные задачки, в принципе, понимаете?!
Эффект Джанибекова?
Судя по видео, скорее всего нет. При эффекте Джанибекова наблюдается скачкообразное изменение положения, а здесь более-менее плавно.
Для точного шара эффект Джанибеков не проявляется
@@unclepasha2718из-за силы трения может скачок осложнен
🤣🤣🤣
нет
так совсем не интересно! шарик круглый и он вращается по непонятной на видео оси. Разрисуйте шарик в цвета запутанного кубик рубика и на скоростную камеру снимите видео, потом расшифруйте координаты вращения шара по его оси
Сопротивление воздуха. Что будет в ВАКУУМЕ с магнитными полями, дабы учесть сопротивляемость тел
Все верно, но как и во всех роликах умалчивается о центробежной силе. Она всегда есть реакция на центростремительную, которая проявляется через трение. На абсолютно скользком столике шар не ходил бы по кругу, а сразу клетел Однако, центробежная все же превышает и шарик улетает.
Городить колхоз с феном, вместо того, чтобы за пять минут подпаять регулятор оборотов... Разочарован.
Там двигатель переменного тока расчитанный на частоту электросети. Много мороки, чтобы его разогнать