Прецессия магнитных шариков.
Jan. 6th, 2024 02:30 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
zepeteЗадача физика Игоря Иванова для учителей физики про столкновение магнитных шариков.
В своем блоге он показал ключ к разгадке бешеного их вращения и быстрой остановки шариков, но не указал причину вставания на дыбы шариков.
http://igorivanov.blogspot.com/2011/02/2-magnetic-balls-2.html
Почему они вращаются это особых объяснений не требует: столкновение шариков не центральное, а боковое, поэтому перед столкновением есть момент импульса "замкнутой системы" двух шариков, который после их столкновения должен сохранится.
Проблемой является бешеное вращение с частой больше 10 Гц и резкая остановка.
Ключом к решению задачи является его фотография вращающихся шариков. У меня такого фотоаппарата нет, поэтому поверю ему.
Видно, что один шарик поднялся над поверхностью, причиной такого вставания на дыбы является прецессия, вызванная разностью частоты вращения шариков вокруг центра шарика перед столкновением, различием сопротивления скольжения у обоих шариков и большой магнитной силой притяжения шариков.
Прецессия - это разворот оси вращения, вызванный разворачивающим ось вращения моментом силы в плоскости перпендикулярной оси вращения и разворачивающего момента.
https://flot.com/publications/books/shelf/shipnavigation/91.htm?print=Y#:~:text=Направление%20прецессионного%20движения%20определяется%20с,путем%20стремится%20к%20полюсу%20силы.
Раньше я про прецессию писал в посте про копирование автомата Калашникова времен развитого социализма с американского автомата.
Рисунок объясняющий вставание на дыбы шарика.
Позиции на рисунке:
1 - стол;
2 - катящийся по столу шар, высокое сцепление шара со столом;
3 - скользящий по столу шар, низкое сцепление со столом;
4 - вертикальная ось бешеного вращения шаров по столу, вызванная боковым столкновением шаров;
5 - горизонтальная ось вращения шаров, вызванная качением шаров по столу перед столкновением;
6 - полюс вертикальной оси вращения шаров;
7 - полюс горизонтальной оси вращения шаров;
8 - направление вращения шаров вокруг вертикальной оси;
9 - направление вращения шаров вокруг горизонтальной оси;
10 - направление прецессии, поднимающей проскальзовающий шар.
Многие думают, что причиной бешеного вращения шаров является битье одного шара по другому, вызванного упругим соударением шаров. Это не так, мои шары покрыты толстым слоем черной краски, которая не даст долго биться одному шару о другой, при этом они бешено вращаются.
Так ведут себя только неодимовые шары, ферритовые магнитные шары, просто плавно останавливаются, но у них отношение импульса к массе ниже. Если их сильно разогнать, то они разлетятся и не слипнутся и пятно контакта со столом больше, а значит силы сопротивления отличаются меньше.
В своем блоге он показал ключ к разгадке бешеного их вращения и быстрой остановки шариков, но не указал причину вставания на дыбы шариков.
http://igorivanov.blogspot.com/2011/02/2-magnetic-balls-2.html
Почему они вращаются это особых объяснений не требует: столкновение шариков не центральное, а боковое, поэтому перед столкновением есть момент импульса "замкнутой системы" двух шариков, который после их столкновения должен сохранится.
Проблемой является бешеное вращение с частой больше 10 Гц и резкая остановка.
Ключом к решению задачи является его фотография вращающихся шариков. У меня такого фотоаппарата нет, поэтому поверю ему.
Видно, что один шарик поднялся над поверхностью, причиной такого вставания на дыбы является прецессия, вызванная разностью частоты вращения шариков вокруг центра шарика перед столкновением, различием сопротивления скольжения у обоих шариков и большой магнитной силой притяжения шариков.
Прецессия - это разворот оси вращения, вызванный разворачивающим ось вращения моментом силы в плоскости перпендикулярной оси вращения и разворачивающего момента.
https://flot.com/publications/books/shelf/shipnavigation/91.htm?print=Y#:~:text=Направление%20прецессионного%20движения%20определяется%20с,путем%20стремится%20к%20полюсу%20силы.
Свойство прецессии состоит в том, что под действием силы, приложенной к кардановым кольцам, главная ось гироскопа перемещается в плоскости, перпендикулярной к направлению действия силы (рис. 121).
Такое движение гироскопа называется прецессионным. Прецессионное движение будет происходить в течение всего времени действия внешней силы и прекращается с прекращением ее действия. Направление прецессионного движения определяется с помощью правила полюсов, которое формулируется следующим образом: при приложении к гироскопу момента внешней силы полюс гироскопа кратчайшим путем стремится к полюсу силы. Полюсом гироскопа называется тот конец его главной оси, со стороны которого вращение гироскопа наблюдается происходящим против часовой стрелки. Полюсом силы называется тот конец оси гироскопа, относительно которой приложенная внешняя сила стремится повернуть гироскоп против часовой стрелки.
Раньше я про прецессию писал в посте про копирование автомата Калашникова времен развитого социализма с американского автомата.
Рисунок объясняющий вставание на дыбы шарика.
Позиции на рисунке:
1 - стол;
2 - катящийся по столу шар, высокое сцепление шара со столом;
3 - скользящий по столу шар, низкое сцепление со столом;
4 - вертикальная ось бешеного вращения шаров по столу, вызванная боковым столкновением шаров;
5 - горизонтальная ось вращения шаров, вызванная качением шаров по столу перед столкновением;
6 - полюс вертикальной оси вращения шаров;
7 - полюс горизонтальной оси вращения шаров;
8 - направление вращения шаров вокруг вертикальной оси;
9 - направление вращения шаров вокруг горизонтальной оси;
10 - направление прецессии, поднимающей проскальзовающий шар.
Многие думают, что причиной бешеного вращения шаров является битье одного шара по другому, вызванного упругим соударением шаров. Это не так, мои шары покрыты толстым слоем черной краски, которая не даст долго биться одному шару о другой, при этом они бешено вращаются.
Так ведут себя только неодимовые шары, ферритовые магнитные шары, просто плавно останавливаются, но у них отношение импульса к массе ниже. Если их сильно разогнать, то они разлетятся и не слипнутся и пятно контакта со столом больше, а значит силы сопротивления отличаются меньше.
