#physics
#физика

Простая и прекрасная детская игрушка волчок быстро вращается, стоя на тонкой оси, и не падает! Все части волчка по инерции двигались бы прямолинейно и равномерно, но они связаны друг с другом и за счёт центростремительных сил участвуют в общем вращательном движении, которое тоже можно считать обладающим инерцией. Поэтому волчок и стремится сохранить направление своей оси. Если установить маховик в трёхосевой карданов подвес — три рамки, которые могут вращаться вокруг трёх взаимно перпендикулярных осей, — и раскрутить его до больших оборотов, маховик будет сохранять направление своей оси в пространстве. Такой свободный гироскоп является сердцем авиационного или корабельного гирокомпаса.

Установим ось волчка под углом к вертикали, и она медленно вращается, описывая конус. Такое движение называется прецессией. Волчок постепенно замедляется, его ось наклоняется всё больше и больше, и прецессия происходит всё быстрее и быстрее. Раскрутим гироскоп в двухосевом подвесе вокруг горизонтальной оси и повесим на её конец небольшой грузик, и гироскоп поворачивается, но не вокруг горизонтальной, а вокруг вертикальной оси. Повесим грузик на другой конец оси, и теперь гироскоп прецессирует в противоположном направлении. Почему же под действием опрокидывающего момента силы тяжести гироскоп поворачивается совсем не так, как в отсутствие вращения?

Здесь приходится обратиться к теории вращательного движения, которая неизменно вызывает трудности не только у школьников, но и у студентов. Мы постарались объяснить прецессию гироскопа как можно проще, рассматривая действие момента сил за один оборот, а стандартное объяснение, использующее понятие момента импульса, поставили вторым номером.

В 1852 году Леон Фуко использовал гироскоп в трёхосевом кардановом подвесе для экспериментального подтверждения суточного вращения Земли. Это было непросто: в его опытах гироскоп замедлял своё вращение всего за несколько минут, а за каждую минуту Земля поворачивается всего на четверть градуса. Кстати, именно Фуко придумал термин «гироскоп», и с тех пор мы этим словом пользуемся.

Наша планета — это тоже огромный волчок, летящий в космическом пространстве. Из-за своего суточного вращения Земля немного сплюснута у полюсов, а её ось наклонена к плоскости орбиты. В результате на Землю со стороны Луны и Солнца действует момент приливных сил, вызывающий прецессию её оси с периодом 26 000 лет.

Обо всём этом и многом другом мы рассказываем в нашем англоязычном ролике The gyroscope and gyroscopic effect. Смотрите, экспериментируйте и размышляйте вместе с нами и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно посмотреть русскоязычный выпуск «Гироскоп и гироскопический эффект» на удобной для вас платформе.

[Поддержите нас]

#закадром

Всем привет!

А вы же знаете, что уже несколько месяцев мы живем и на Хабре? Там обсуждение физики оказалось гораздо более содержательным и жарким, чем на YouTube )).

Вот наш профиль там: https://habr.com/ru/companies/getaclass/profile/

Хотите содержательно обсуждать и спорить - добро пожаловать к нам на Хабр!

#физика
#олимпиадаНГУ

Сегодня наш ролик посвящён решению очередной задачи-демонстрации замечательной олимпиады «Твой путь в настоящую науку», которую проводит физический факультет Новосибирского государственного университета. Задача «Катушка и компас» предлагалась участникам олимпиады в 2023 году, и вот её условие.

Длинная катушка намотана толстым медным проводом и расположена горизонтально, а рядом с ней поставлены три компаса: один стоит у торца катушки, а два других помещены ниже и выше катушки на её середине. Когда ток по катушке не течёт, стрелки всех компасов ориентированы перпендикулярно оси катушки и показывают на север.

Подключим катушку к источнику, пропустим по ней ток 40 ампер, и стрелка компаса у торца катушки развернулась вдоль её оси и показывает на восток, стрелка нижнего компаса осталась в прежнем положении и показывает на север, а стрелка верхнего компаса развернулась почти на 180° и показывает на юг.

А теперь изменим способ подключения катушки: отсоединим один из подводящих проводов, пропустим его внутри катушки и снова подключим к источнику. Включаем ток, и стрелка у торца катушки опять повернулась на восток, а вот стрелки обоих компасов под катушкой и над ней теперь повернулись на 90° и показывают на запад — противоположно стрелке у торца.

И в задаче надо объяснить на основе школьных знаний законов физики, почему стрелки компасов ведут себя таким образом. При этом удобно сначала ответить на вопрос, почему при обоих способах подключения катушки стрелка компаса у торца катушки разворачивается вдоль её оси, а уже затем рассмотреть поведение стрелок у середины катушки. Помогут вам решить эту задачу наши ролики «Магнитное поле соленоида» и «Магнитное поле прямого тока». А мы измерили магнитное поле внутри и снаружи катушки и сравнили его с величиной горизонтальной компоненты магнитного поля Земли в Новосибирске.

Смотрите наш новый ролик «Магнитное поле снаружи соленоида», экспериментируйте и размышляйте вместе с нами и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно посмотреть выпуск «Магнитное поле снаружи соленоида» на удобной для вас платформе.

[Поддержите нас]