Может ли у планеты быть две оси вращения?

[Андрей Звездочёт]

Уран вращается лежа на боку, как мячик катится по орбите и поворачивается разными полюсами и экватором за свой долгий год, за четыре сезона.(Четверть года повернут к Солнцу Северный полюс, четверть - экватор, потом южный полюс и снова экватор). Может ли планета повернута к Солнцу одним полюсом, вращаясь на боку и при движении по орбите вращаться как Луна?

[sharp]

Может ли планета повернута к Солнцу одним полюсом, вращаясь на боку и при движении по орбите вращаться как Луна?

Нет.

[Грехов Михаил]

Нет. Так-же как гироскоп стремится сохранить плоскость оси своего вращения, так же и планета. В итоге -если пытаться так провернуть планету с усилием, то она будет сопротивляться всем своим моментом инерции. То есть получается так, что если что-то закрутил -то оно уже стоит почти как вкопанное.

Исключение -если эта планета твердая (потери на внутреннее трение равны нулю) и у неё форма "гайки Джанибекова" - тогда сможет совершать периодические кувырки с изменением оси вращения из-за возникающего дебаланса. Но таких планет в природе не существует. Даже астероидов.

[Андрей Звездочёт]

Благодарю! Вопрос связан с утверждением некоторых о том что Земля в прошлом была повёрнута одним полюсом к Солнцу!

[viesis]

Нет. Так-же как гироскоп стремится сохранить плоскость оси своего вращения, так же и планета. В итоге -если пытаться так провернуть планету с усилием, то она будет сопротивляться всем своим моментом инерции. То есть получается так, что если что-то закрутил -то оно уже стоит почти как вкопанное.

Здесь нужно уточнение- что бы придать уже вращающемуся телу вращение вокруг 2 оси вращения нужен больший момент силы(нужно совершить большую работу), чем неподвижному. После того, как это сделано, тело продолжает вращение вокруг двух осей. По крайней мере, у меня сложилось такое впечатление по результатам собственных наблюдений.

[Крупин]

После того, как это сделано, тело продолжает вращение вокруг двух осей. По крайней мере, у меня сложилось такое впечатление по результатам собственных наблюдений.

Субъективные ощущения обманчивы. Двух осей не бывает. В каждый момент существует лишь одна мгновенная ось вращения, но она может изменятся со временем, чему наглядный пример - "гайка Джанибекова".

[viesis]

После того, как это сделано, тело продолжает вращение вокруг двух осей. По крайней мере, у меня сложилось такое впечатление по результатам собственных наблюдений.

Субъективные ощущения обманчивы. Двух осей не бывает. В каждый момент существует лишь одна мгновенная ось вращения, но она может изменятся со временем, чему наглядный пример - "гайка Джанибекова".

Опыт выглядел так- моторчик с диском, батарейка- все это подвешено на закрученной нити. Визуально, это медленнее входило в установившийся режим вращения вокруг нити, но сама скорость вращения не отличалась.

[Крупин]

Математически в каждый момент вращение вокруг (единственной) мгновенной оси можно разложить в суперпозицию вращений вокруг двух (или более) осей. Но существа дела это не меняет. Ведь точно так же движение лодки, стремящейся плыть поперёк реки, но сносимой течением, можно представить в виде геометрической суммы двух движений - по реке и перпендикулярно течению реки. Но лодка при этом реально движется только в одном направлении - под каким-то углом.

[sharp]

Математически в каждый момент вращение вокруг (единственной) мгновенной оси можно разложить в суперпозицию вращений вокруг двух (или более) осей. Но существа дела это не меняет.

Но суперпозицию, описанную в стартовом посте, вряд ли получится заменить единственной осью?

[Крупин]

Математически в каждый момент вращение вокруг (единственной) мгновенной оси можно разложить в суперпозицию вращений вокруг двух (или более) осей. Но существа дела это не меняет.

Но суперпозицию, описанную в стартовом посте, вряд ли получится заменить единственной осью?

Получится. Строго доказано давным-давно, что у любого вращающегося твёрдого тела имеется (единственная в выбранной системе отсчёта) мгновенная ось вращения. Просто для рассматриваемого движения она немного скошена относительно геометрической оси моторчика (и меняется во времени).

Вот например, движение вагонного колеса. Если рассматривать его относительно движущегося поезда, оно просто вращается относительно своей оси. Если же наблюдать за ним с неподвижной платформы, то оно в каждый момент вращается относительно точки оси, проходящей через точку касания колеса с рельсом. Эта точка на миг замирает неподвижно. В следующий момент с рельсом касается другая точка колеса, через которую проходит новая мгновенная ось вращения.

[xd]

Вот например, движение вагонного колеса. Если рассматривать его относительно движущегося поезда, оно просто вращается относительно своей оси. Если же наблюдать за ним с неподвижной платформы, то оно в каждый момент вращается относительно точки оси, проходящей через точку касания колеса с рельсом. Эта точка на миг замирает неподвижно. В следующий момент с рельсом касается другая точка колеса, через которую проходит новая мгновенная ось вращения.

При этом есть точки, которые движутся назад - связано с профилем самого колеса.

[СТРОБОСКОП]

Исключение -если эта планета твердая (потери на внутреннее трение равны нулю) и у неё форма "гайки Джанибекова" - тогда сможет совершать периодические кувырки с изменением оси вращения из-за возникающего дебаланса.

Вообще-то в эфекте Джанибекова ось вращения не меняет своего положения в пространстве. (см. Закон сохранения момента импульса)

[Грехов Михаил]

А что тогда меняется? Сама гайка-то опрокидывается....

[Крупин]

А что тогда меняется? Сама гайка-то опрокидывается....

Гайка опрокидывается, но ось не меняет положения в пространстве. Просто она в различные моменты времени проходит через различные точки гайки.

"Эффект Джанибекова" вовсе не обусловлен некой экзотической формой гайки. Так же, к примеру, будет кувыркаться и свободно падающий спичечный коробок, раскрученный вокруг средней оси (проходящей через центры обсеренных боковин. Просто в земных условиях эффект заметить трудно.

[СТРОБОСКОП]

Если ось гайки жестко "прикрепить" к гайке то да! А ось вращения тела под названием "гайка" своего положения не меняет. Гайка кувыркается вокруг этой оси. В съемках со станции ось вращения совпадает с осью болта с которого гайка соскальзывает.

[Грехов Михаил]

Есть и такое... на примере книги и коробки из-под рациона:


Ось может и не меняется, но наверное все дело в изначально неустойчивом распределении массы относительно оси вращения, что любой перекос рождает кувырок.

[СТРОБОСКОП]

Просто в земных условиях эффект заметить трудно.

Да тот же спичечный коробок, если его щелчком закрутить, будет устойчиво вращаться вокруг осей, где у коробка максимальный или минимальный момент инерции. А вокруг третьей оси симметрии (момент инерции имеет среднее значение) коробок будет "кувырдаться", вращаться не устойчиво! (см. эфект Джанибекова в Википедии)

[Грехов Михаил]

Ну и как следствие -задать вращение телу вокруг средней оси - можно ли только искусственно? То есть скажем в целом любой удар по телу (соударение астероидов) не сможет вызвать вращение по средней оси? Или запросто? 

[Крупин]

Есть и такое... на примере книги и коробки из-под рациона:


Ось может и не меняется, но наверное все дело в изначально неустойчивом распределении массы относительно оси вращения, что любой перекос рождает кувырок.

В теоретической механике доказано, что у любого твёрдого тела имеются три взаимно перпендикулярные главные оси иннерции. И свободное вращение тела всецело определяется значениями трёх главных моментов инерции относительно этих осей. Если тело раскрутить вокруг главных осей с наибольшим и наименьшим моментами инерции, то такое вращение будет устойчиво. При раскрутке относительно оси со средним моментом инерции тело закувыркается как джанибекова гайка.

применительно к спичечному коробку: если его раскрутить вокруг оси, проходящей через наибольшие грани или вокруг оси, параллельной спичкам - будет устойчивое вращение. Но если раскрутить вокруг оси через обсереные боковины - будет джанибекова гайка.

Прошу прощениея у Стробоскопа за дублирование, просто я написал пока его поста ещё не было.

[Крупин]

Ну и как следствие -задать вращение телу вокруг средней оси - можно ли только искусственно? То есть скажем в целом любой удар по телу (соударение астероидов) не сможет вызвать вращение по средней оси? Или запросто? 

Практически любой случайный удар будет иметь состаавляющую по средней оси. Так что всегда будет эффект Джанибекова, хотя бы не столь рельефно выраженный.