Куда девается энергия при повороте "несвободного" гироскопа?

Question

Всем привет, прошу помощи коллективного разума. С ходу я не смог сам себе ответить на вопрос, изложенный ниже, и гугление не особенно помогло, поскольку народ на форумах на эту тему в среднем тоже притормаживает, а попавшиеся учебники этот вопрос обходят стороной. Вот только нашёл, что такой гироскоп называется "несвободным", и то хорошо. Посмотрите на рисунок. Представьте, что мы хорошенько раскрутили гироскоп, и он стоит себе вертится. Затем мы прикладываем силу в направлении вектора dL (см. рис) , и плоскость вращения гироскопа начинает поворачиваться (причём она сопротивляется из-за вращения диска, остальным трением мы пренебрегаем) . Предположим мы повернули эту систему на небольшой угол (много меньше 90 градусов, большие повороты пока не будем рассматривать) . Как только я перестал прикладывать силу F, система тут же перестала поворачиваться - застабилизировалась в новом положении. Очевидно, что я при этом совершил работу F*S, где F - это сила, которую я прикладывал к концу оси, S - это путь, который проделал конец оси. Если мы пренебрегаем трением в подшипниках, то угловая скорость вращения гироскопа не изменилась, кинетическая энергия вращения осталась той же самой. Вопрос - куда ушла моя работа F*S? Больше того - я могу тут же взять и повернуть систему в начальное положение, тем самым совершу двойную работу F*S. Тем самым вобще ничего не изменилось, а моя работа вобще ушла в никуда? Вопрос - в чём тут шаманство, и чего я не понимаю? Или тут нельзя пренебрегать трением? Но ведь можно представить что все взаимодействия в системе упругие, и значит потерь на трение нет? Или нет? ) 2019-02-04 11:32

Answer 1

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!

Answer 2

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.

Answer 3

Всё просто, своими усилиями ты немного притормазил вращение маховика. Но не защёт трения а за счёт того что во время поворота, вращающаяся масса вынуждена сходить с орбиты и тормозится тем самым. Собери такое устройство, раскрути маховик и резко поверни. Ты увидишь что маховик остоновится. Но для этого придётся приложить такое же усилие сколько кинетической энергии в маховике. Какой вывод из этого опыта? Ты не сможешь придать телу столь сложное движение чтобы оно свободно двигалось одновременно по двум направлениям. Тоесть раскрученный вдоль маховик, поперёк уже не маховик. Из за инерции он будет стремится удерживать орбиту пока у него есть энергия.

Answer 4

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. -