Mai exercită aceeași forță pe care ar face-o fără să se învârtă?

reddit

Editați | ×. Pot explica asta mai bine.

tl; dr: efectul giroscopic contracarează cuplul pe care altfel ar trebui să-l aplice, dar nu greutatea.

Imaginați-vă că tipul a vrut să sprijine bara și roata orizontal, ținându-le la capăt cu o singură mână și că roata nu se învârtea.

Pentru a face asta, va trebui să se lupte cu două forțe diferite. Unul, greutatea de 40 de kilograme a roții și a barei. În al doilea rând, cuplul cauzat de tragerea gravitației pe acea roată a fundului greu de la capătul barei. Pentru a menține bara la o orizontală constantă, el ar trebui să contracareze ambele forțe.

Greutatea nu este atât de mare. Ținerea unei greutăți de 40 de kilograme la capătul brațului nu este o problemă. Corpurile umane sunt în mod rezonabil potrivite pentru acest tip de sarcină. Cuplul, totuși. Asta e cu totul altă poveste. Încerci să ții acea bară la o orizontală constantă împotriva oricărui cuplu? Probabil și-ar rupe încheietura încercând. Și într-adevăr, în videoclip, veți vedea că înainte ca roata să se învârtă, el nici măcar nu încearcă. Înainte să se învârtă, el are lucrul cu două mâini, iar una dintre acele mâini este mult mai aproape de roată. Cu două mâini în această poziție, el poate contracara cu ușurință orice cuplu descendent de la roata grea apăsând pe capătul îndepărtat al barei.

Deci, este evident ce s-ar întâmpla dacă roata nu se învârtea. Deci, de ce este diferit când roata se învârte?

Pentru că transformă lucrul într-un giroscop imens. Și giroscopurile au această proprietate ciudată că, atunci când aplicați o forță care le-ar roti într-un singur plan, acestea răspund rotind efectiv într-un plan aflat la 90 de grade distanță de planul forței. Ciudat, dar adevărat.

Și ce forță inducătoare de rotație se aplică sistemului unui giroscop rotativ la capătul unei bare lungi ținute la un capăt? Ei bine, același cuplu produs de gravitație, care ar fi o astfel de problemă pentru tip. Deci, în timp ce gravitația încearcă să rotească bara și roata în jos, pivotând la mâna tipului, giroscopul răspunde înclinând într-un plan aflat la 90 de grade de planul vertical definit de axa barei și de vectorul de gravitație local. Care, dacă îl rezolvați, este un plan orizontal. Deci, mai degrabă decât să se întoarcă în jos, forța giroscopică a roții grele care se rotește rapid face ca roata și bara să se rotească orizontal, așa cum vedem în videoclip.

Forța giroscopică a transformat cuplul descendent pe care tipul nu îl poate contracara într-un cuplu orizontal pe care nu trebuie să îl contracareze. Pur și simplu merge cu el și lasă roata să se învârtă chiar în jur. El este încă pe cont propriu pentru greutatea totală de 40 de kilograme - și recuzită completă pentru tip pentru că poate ridica drept 40 de kilograme peste cap așa cu un braț la vârsta sa aparentă - dar asta este tot ce trebuie să facă. Cuplul nu mai este o problemă.

Este doar o ancoră/ghid pentru impulsul greutății?

În esență, da. El acționând ca o ancoră înseamnă că gravitația, care altfel ar trage întreaga roată și bara drept în jos, fără probleme, poate în schimb doar să rotească roata și bara, aducând astfel efectul giroscopic. Dacă tipul ar fi lăsat să plece, totul ar cădea încă direct în jos.

Cum joacă în ea lungimea barei dintre mâna sa și greutatea care se învârte?

Lungimea barei afectează cuplul generat de greutate și greutate. O bară mai lungă, așa cum ți-ai imagina, ar crea un cuplu mai mare pentru ca tipul să poată contracara.

Explicație originală pentru referință:

Un fel de. Dacă roata nu se învârtea și el ținea doar capătul îndepărtat al barei, atunci evident că aproape își rupea încheietura încercând să exercite un cuplu suficient asupra barei pentru a menține nivelul barei. În mod clar, el nu exercită această forță specială. Întrebarea este, de ce nu? Răspuns: deoarece roata care se rotește este un giroscop enorm. Și giroscopurile au această proprietate ciudată că atunci când încercați să le rotiți de-a lungul unei axe, acestea răspund înclinând pe o axă la 90 de grade distanță de axa pe care ați aplicat forța. Este ciudat-ciudat, dar asta fac giroscopii.

Deci ce se întâmplă? Deoarece ține bara la capătul îndepărtat, creează un punct pivot. Gravitatea, ca întotdeauna, încearcă să tragă totul în jos. Cu pivotul la îndemână, gravitația încearcă efectiv să rotească bara - și giroscopul - în jos. Și ce fac giroscopurile atunci când încercați să le rotiți? Acestea se rotesc într-o direcție la 90 de grade distanță de direcția în care este aplicată forța. Ce direcție se află la 90 de grade distanță de rotirea în jos? De ce, rotindu-se într-un plan orizontal, așa cum vedem în videoclip.

În esență, giroscopul care se rotește transformă rotația normală în jos în rotație stânga/dreapta (în funcție de felul în care se rotește giroscopul).

Acest lucru face să pară că greutatea mare levitează acolo, dar într-adevăr nu este cazul. În continuare cântărește exact aceleași 40 de kilograme ca tipul măsurat la început. Încă susține aceeași greutate de 40 de kilograme într-o mână. Este mult mai ușor de făcut, deoarece lucrul nu încearcă să-i rupă încheietura mâinii în același timp.

Notă laterală: dacă giroscopurile se pot levita astfel, atunci de ce, s-ar putea să întrebați, nu le-am folosit pentru a construi mașini zburătoare și mașini antigravitaționale? Pentru că, amintiți-vă, acest efect se referă doar la rotație, nu la translație (mișcare liniară). Funcționează doar cu un punct de pivot pentru a împinge. Dacă tipul ar fi trebuit să renunțe la capătul lansetei, totul ar cădea într-adevăr drept în jos. Fără să se rotească. Fără punctul de pivot, gravitația ar fi capabilă să traducă obiectul în jos, evitând astfel efectele giroscopice. Dar, din moment ce este ancorat la mâna tipului, avem un comportament ciudat văzut în videoclip.

tl; dr: efectul giroscopic contracarează cuplul pe care altfel ar trebui să-l aplice, dar nu greutatea.

Doar o parte; în timp ce în limbajul fizicii termenul este cuplu, în terminologia inginerească efectul creat de forțe paralele, dar separate, se numește moment. Cuplul se referă atunci la o forță de răsucire, de obicei de-a lungul celei mai lungi axe a unei piese.

Pentru cei care ar putea fi confuzi.

în terminologia inginerească, efectul creat de forțe paralele, dar separate se numește moment.

Nu trebuie să fie paralele. Două forțe care acționează în puncte diferite asupra unui obiect vor provoca cuplu (sau un moment), cu excepția cazului în care forțele sunt coliniare.

Da, dar dacă nu sunt paralele se creează alte forțe și, din moment ce putem descompune pur și simplu vectorul forței în componente paralele și non-paralele, amândoi spunem același lucru.

Nu cumpăr această explicație, deoarece se învârte în jurul afirmației dvs. că a ține 40 kg de greutate cu un braț în lateral este o bucată de tort. Am făcut culturism timp de 5 ani și abia recent am reușit să ridic lateral o ganteră de 40 de lb pe partea mea pentru repetări de 10. Dacă aș ține ventuza pe partea mea și aș încerca să o învârt în aceeași mișcare, acest domn dacă m-aș transforma în albastru la față și cu siguranță îmi auzeai efortul exercitat în tonul vocii mele.

Partea învârtită a mișcării provine din forțele giroscopice, nu din acțiunea brațului său. Tot ce face este să apese 40 de kilograme peste cap (ceea ce nu m-aș fi așteptat de la el doar uitându-mă, îi voi da asta).

Nu cumpăr această explicație, deoarece se învârte în jurul afirmației dvs. că a ține 40 de kilograme de greutate cu un braț în lateral este o bucată de tort.

Nu, îți lipsește ideea. Afirmația mea este că deținerea unei greutăți de 40 lb în acest mod este practic imposibilă, după cum știți bine.

Dar motivul pentru care este practic imposibil nu este pentru că este de 40 de lire sterline. Ești un culturist. Știi că 40 de kilograme nu sunt nimic, dacă îl apeși/ridici/scuturi în mod corect. Greutatea nu este problema. Problema este cuplul (sau „momentul”, așa cum a menționat celălalt comentator) pe care îl obțineți punând 40 de lire sterline pe capătul unui băț lung ca acesta.

Dacă este o greutate moartă, sunt total de acord. Imposibil. Și de unde știm? Deoarece în videoclip, o dată când tipul ține acea greutate pe orizontală atunci când roata nu se învârte, o face cu două mâini. Urmăriți-l din nou și uitați cum îl ține în timp ce tipul cu burghiul învârte lucrul. Mâner cu două mâini, cu mâinile așezate astfel încât să nu aibă probleme cu o greutate mare extinsă pe o parte.

Dar nu este o greutate moartă. Este o greutate care se învârte rapid. Asta îl face un giroscop și, așa cum am explicat, schimbă direcția în care întregul sistem aplică cuplul la încheietura mâinii tipului. Schimbă cuplul dintr-o direcție descendentă neadministrabilă, într-o direcție dreaptă pe care o poate gestiona cu ușurință doar făcând pirueta sa fantezistă.

Totuși, nu trebuie să mă crezi. Credeți NASA. Aceleași efecte de giroscop sunt modul în care se schimbă în direcția telescoapelor spațiale, fără a fi nevoie să utilizeze propulsoare și combustibil. NASA le numește „roți de reacție”, dar într-adevăr asta este tot ceea ce sunt. Giroscopii interni se pot roti electric și se pot deplasa în diferite moduri, pentru a aplica cupluri navei spațiale și a-i schimba orientarea. Truc foarte îngrijit.

Deci, practic, încă se mișcă 40 de lire sterline, nu direct împotriva gravitației? Împinge mai mult sau mai puțin 40 de lire prin spațiu și este asistat prin forțele giroscopice direcționale? Văd ce spui despre braț Încerc doar să-mi înfășur capul de faptul că tipul acesta ridică cu ușurință 40 de kilograme.

Chiming în: nu, el se mișcă încă 40 de kilograme direct împotriva gravitației, pentru el se simte „ca și cum” roata ar fi direct în mână (ca o halteră), și nu la capătul mânerului (ceea ce ar fi imposibil).
Deci, practic, este încă destul de smuls pentru aspectul său.

În ceea ce privește mișcarea verticală pe care o realizează în videoclip, da, se mișcă încă 40 de kilograme direct împotriva gravitației. Nici o cale de a rezolva acest lucru, și recuzită tipului pentru că a putut să o facă, unul înarmat așa, la vârsta sa aparentă.

Cum îl ajută giroscopul este doar faptul că efectul giroscopic împiedică rasturnarea barei. Se învârte în jurul său pentru a compensa, dar învârtirea este ușor pentru el să facă față doar aruncând un pic de lucrări fantastice. Și pentru că giroscopul face asta pentru el, el ajunge să se prefacă ca acest lucru lung, greoi, cu aspect de bară și roată, în schimb este o minge de 40 de kilograme în mână.

Ajută asta? Este exact la fel ca și cum ți-ai imagina că ții o minge grea de fier în mână și atașat la minge este un cablu cu altcineva care îl trage în dreapta ta. Deci, tot ce trebuie să faceți este să ridicați mingea peste cap și să vă întoarceți într-un cerc mic pentru a urmări tragerea cablului.

Efectiv, asta simte tipul din videoclip. Arată pur și simplu impresionant, pentru că din punct de vedere vizual nu se potrivește cu intuiția noastră despre cât de grele se simt lucrurile de la capătul bastoanelor lungi.

Are sens că forțele giroscopice neagă pârghia, adică tija metalică, dar pentru mine nu are sens că neagă pârghia brațului său încă ținând aparent ținând o minge de 40 kg în mână.

Încă trebuie să susțină greutatea de 40 de kilograme, este ca și cum ar fi avut-o direct deasupra capului, ca și cum ar fi făcut ceva de genul unei apăsări pe umeri, nu ca și cum ar face o creștere laterală.

S-ar putea să merg pe un membru aici, dar cred că lungimea stâlpului facilitează ridicarea greutăților. Deoarece lungimea stâlpului va determina pârghia.

edit // pare să existe o oarecare confuzie cu privire la diferența dintre energie și forță în acest fir. Poate că cineva cu mai multă energie ar putea să mi-l explice. F = ma și e, cinetic = (mvv)/2 și așa mai departe

Da, ieși cu un membru. Un stâlp lung poate facilita (dar nu mai puțin) lucrul atunci când este folosit ca pârghie. Ceea ce necesită un punct de sprijin undeva la mijloc. Nu aceasta este situația prezentată în acest videoclip.

Poate că formularea mea nu este grozavă. Adică forța (Newton) utilizată de ridicator este mai mică din cauza lungimii stâlpului. Nu că munca (joule) este mai mică.

Nu, un pol mai lung ar crește avantajul mecanic al gravitației, nu al forței pe care omul o aplică pentru a o contracara.

Încă trebuie să susțină greutatea greutăților și a stâlpului, indiferent de ce.

Ei bine, probabil că ați putea lua în considerare partea de mână care este cea mai apropiată de greutate ca un punct de sprijin (am încercat să ridic astăzi o bară ușoară din centru pentru a verifica acest lucru și se pare că așa a funcționat - degetul arătător și degetul mare simțeau că ridică greutatea și există o presiune în sus pe palma mea de cealaltă parte a mâinii mele). Și atunci ți-ai da seama că are capătul scurt al bățului, în timp ce greutatea are un braț cu manetă mult mai lung. Cu alte cuvinte, este o pârghie, dar este într-o direcție greșită pentru ridicarea unei greutăți mari, iar extinderea acesteia nu poate decât să o îngreuneze.

Pentru a-l echilibra, F1 x d1 = F2 x d2 (unde x este produsul încrucișat, dar vă puteți preface multiplicarea regulată - rezultatul calitativ este același). Degetul arătător și degetul mare servesc drept punct de sprijin și trebuie să susțină masa sistemului. Cealaltă parte a mâinii trebuie să ofere F1, în timp ce d1 este fixat ca lățimea mâinii (aproximativ). d2 este mult mai mare decât d1, deci F2 (greutatea greutății.) trebuie să fie mult mai mică decât F1 (cu alte cuvinte, trebuie să folosiți marginea exterioară a mâinii pentru a împinge mai greu decât greutatea împinge în jos). Creșterea polului crește d2, dar nu și d1, deci menținerea F2 constantă (folosind aceeași greutate) F1 trebuie să crească. Cu alte cuvinte, ar fi mai greu dacă ai face polul mai lung.

mersi pentru raspuns!

Înseamnă asta că ar putea să se plimbe în cerc și greutatea ar rămâne în același loc? Imaginați-vă greutatea în centrul unui ceas, bara ca indicatorul minutelor și pe el în picioare la sfârșitul acelei minute.

Unde pot găsi o ecuație care să spună cât de repede ar trebui să meargă având în vedere lungimea barei și dimensiunile greutății?

Da, ar trebui să poată face asta. Offhand - fără a face matematică - aș spune că ar trebui să meargă în jurul cercului la fel de repede pe cât greutatea se învârte în jurul cercului când rămâne în mijloc.

Mai exercită aceeași forță pe care ar face-o fără să se învârtă?

Nu. Mă îndoiesc că există cineva în viață suficient de puternic încât să țină greutatea deasupra capului pe o bară atât de lungă.

Greutățile rotative creează o volantă și o volantă va rezista mișcării axei sale. De aceea el îl ține orizontal. Acum, gravitația ar face ca volantul să cadă, dar asta ar provoca mișcări care i-ar schimba axa, deoarece mâna lui creează un punct fix despre care întregul sistem de greutate/bară va dori să se balanseze, creând o forță de cuplu care este aplicată volantului.

Ce se întâmplă este că volanta se învârte, fiecare moleculă având o cantitate mare de impuls unghiular. Momentul este rezistența unui obiect la o schimbare a mișcării sale. Momentul liniar este masa obiectului înmulțită cu viteza sa, iar impulsul unghiular al unei particule este poziția sa de la originea (bara) traversată cu aceasta, ceea ce înseamnă că impulsul este direct proporțional cu viteza masei ori.

Deci, asta înseamnă că cu cât greutatea este mai mare și cu cât se învârte mai repede, cu atât este mai greu să-și schimbe mișcarea. Deci, atunci când ține sistemul greutate/bară orizontal, masa greutății crește acum rezistența la gravitație. Cu cât greutatea este mai masivă și cu cât se învârte mai repede, cu atât mai multă rezistență.

Au reușit să învârtă o greutate suficient de mare suficient de rapid pentru a anula mai mult sau mai puțin gravitația. Ceea ce se întâmplă este că, la un moment dat, jumătate din volant „cade”, iar cealaltă jumătate „crește”. Gravitația trage de ambele și „lucrează” cu partea care cade și „lucrează” împotriva părții care se ridică. Toate sunt unite datorită faptului că fac parte din volant, deci dacă gravitația accelerează o jumătate în jos, accelerează și cealaltă jumătate în sus. Toate particulele implicate în acea mișcare au impuls unghiular care va rezista unei schimbări a mișcării lor.

Dar acesta nu este cu adevărat aspectul cheie care o determină să sfideze gravitația. Volanta în sine nu poate sfida gravitația, ceea ce este important este axa și modificările în mișcare ale acelei axe. Dacă volantul ar cădea liber, ar cădea drept în jos, deoarece gravitația nu ar determina schimbarea axei sale. Dar, deoarece bărbatul ține un capăt al unei bare (destul de lungi), tendința ca volanta să cadă (cauzată de un cuplu, cauzat de gravitație și de mâna omului) determină, de asemenea, tendința modificării axei de rotație, iar impulsul său unghiular determină tendința de a rezista acestei schimbări.

Un alt lucru pe care îl veți observa este că el pare să-l învârtă în jurul său, dar asta nu este ceea ce face el. Am vorbit despre particulele din roata care urcă și coboară, paralel cu forța aplicată de gravitație, dar particulelor care se mișcă perpendicular pe gravitație li se „spune” să se miște, acestea fiind accelerate de gravitație împreună cu „ particule în sus și în jos. Deci, redirecționează cuplul aplicat pentru a fi perpendicular atât pe cuplul gravitațional, cât și pe axul de rotație, determinându-l să se rotească într-un cerc orizontal în jurul mâinilor omului.

Dacă ar fi să luați un giroscop care are o axă fixă ​​(deci practic ca un vârf de jucărie) ați putea face ceva similar făcându-l să se rotească și apoi împingând punctul de sus în exterior. Va rămâne la acel unghi, dar punctul de sus se va roti în jurul punctului central pe măsură ce a avut loc precesiunea. Tipul acesta face practic același lucru, dar începe de jos.

Îl poți vedea încă luptându-se puțin pentru a-l menține, și asta pentru că trebuie să susțină în continuare greutățile și bara și dificultatea de a ține unul capătul în afară și de a menține celălalt capăt, astfel încât să rămână orizontal, tot în timp ce este acomodat mișcarea precesiunii. De asemenea, este foarte atent cu el, deoarece are încă aceeași masă, iar acum se învârte extrem de repede, așa că, dacă ar renunța, ar avea mult impuls și ar putea deveni periculos. Sunt sigur că ați văzut o lovitură de sus în jur și ce se întâmplă atunci când se prăbușește cu o masă și o viteză relativ scăzute, deci imaginați-vă ce ar face asta într-o situație similară cu atât de multă masă și viteză.

Dacă te uiți la acea pagină wikipedia cu giroscop, aceasta este descrisă în partea despre precesiune (în subsecțiunea Proprietăți). Puteți citi mai multe despre aceasta aici: http://en.wikipedia.org/wiki/Precession#Classical_.28Newtonian.29

Am scris rapid acest lucru la locul de muncă, așa că dacă ceva nu era clar (sau am greșit) anunțați-mă.