Эффект Джанибекова, его объяснение и естественные примеры

[Змей Петров]

Сохраняется. (вернее тратится понемногу при трении о воздух)

Вопрос не в трении. Очевидно, что в вакууме эффект тоже имеет место.
Вопрос в моменте импульса. Ось(оси) вращения очевидно меняются в наблюдаемом процессе.
Момент импульса - вектор. Как это согласуется с законом сохранения момента импульса?

[Ivan7enych]

Сохраняется. (вернее тратится понемногу при трении о воздух)

Вопрос не в трении. Очевидно, что в вакууме эффект тоже имеет место.
Вопрос в моменте импульса. Ось(оси) вращения очевидно меняются в наблюдаемом процессе.
Момент импульса - вектор. Как это согласуется с законом сохранения момента импульса?

Момент импульса и ось вращения в мировой системе координат не меняется, а в локальной системе координат тела ось меняется. Зачем искать нарушения законов механики, если эффект прекрасно описывается именно этими законами.

Кстати помнится народ какой-то страдал, а вдруг земля так же кувыркнется (антарктида и арктика местами поменяются). Но земля - это геодид, у которого ось вращения  = главной оси инерции. Правда земля и не твердое тело...

[Змей Петров]

Момент импульса и ось вращения в мировой системе координат не меняется, а в локальной системе координат тела ось меняется. Зачем искать нарушения законов механики, если эффект прекрасно описывается именно этими законами.

А что это за "мировая система координат"? АСО?
Я вовсе не ищу нарушений оббщепризнанных законов. Просто спрашиваю про то, что мне непонятно.

[Geen]

Момент импульса и ось вращения в мировой системе координат не меняется

Ось вращения меняется (если она не совпадает с одной из главных осей ТИ).
Но вот её "переворотов" действительно не происходит.

[Ёж65]

Нет. В описанной ситуации скорость коллинеарна оси вращения.

Позвольте с вами не согласиться. При вращении гайки по резьбе винта поступательная скорость точек на окружности гайки не будет соосна оси винта. Для соосности этих скоростей нужно изготовить беззазорное соединение винт-гайка, плюс к этому с высочайшей точностью соблюсти геометрию резьбового соединения. Если вы изучали систему ЕСКД (единая система конструкторской документации), то должны были бы вспомнить систему допусков и посадок. Для крепёжных деталей транспортного контейнера такими глупостями никто заниматься не станет. Далее. Как только гайка выйдет из резьбового зацепления, центробежные силы тут же сместят ось вращения в центр момента инерции детали, который никогда не будет совпадать с её геометрическим центром, ( ВУЗовская дисциплина - технология машиностроения, станки и инструменты). Стало быть наружные концы гайки будут совершать переменное возвратно-поступательное движение вдоль оси, вращаясь, при этом, вокруг оси винта.  Поскольку ось вращения и геометрический центр момента инерции детали - суть разные вещи, то будем иметь начальный динамический дисбаланс и наше любимое Кориолисово ускорение. Как говорится: получите и распишитесь.

[Змей Петров]

Ось вращения меняется (если она не совпадает с одной из главных осей ТИ).Но вот её "переворотов" действительно не происходит.

Не совсем понял, что вы имеете в виду.
Вращающееся тело переворачивается, это наблюдаемый факт. Ось остаётся та же. Вектор момента импульса сохраняется. Изменяется направление вращения?
Так?

[РВС]

Масса - скаляр, поэтому импульс тела коллинеарен скорости. Момент инерции твердого тела - в общем случае тензор, поэтому (в общем случае) момент импульса не коллинеарен вектору угловой скорости. Момент импульса сохраняется, а вектор угловой скорости в это время может гулять. И во всем этом, насколько помню, еще Эйлер разобрался.

[Змей Петров]

РВС, а момент импульса - вектор?

[РВС]

РВС, а момент импульса - вектор?

Да-да, вектор. Имеет величину и направление.

[Ёж65]

Я вот подумал, а вдруг упадёт на Землю что-нибудь тяжёлое, или сместятся в сторону земные недра? Что тогда? Земля возомнит себя "гайкой Джанибекова", нам что - кувыркаться вместе с ней придётся?

[Змей Петров]

Да-да, вектор. Имеет величину и направление.

Тогда мне так и непонятно с законом сохранения момента импульса.
Ну, предположим, что гайка/ключик меняют направление вращения при повороте. А как при переходном процессе? Ведь мгновенно это не происходит.

[petrovich1964]

И прецессию земной оси, я тоже не понимаю.

[Змей Петров]

Я вот подумал, а вдруг упадёт на Землю что-нибудь тяжёлое, или сместятся в сторону земные недра? Что тогда? Земля возомнит себя "гайкой Джанибекова", нам что - кувыркаться вместе с ней придётся?

Тут есть разница.
Гайку Джанибекова мы считаем (условно) свободно вращающимся телом без внешних воздействий.
В прелагаемом вами случае есть уже два тела.

Но, вообще - вопрос интересный.
Вот, имеем однородный шар. Его как ни закрути - будет вращаться строго по одной оси.

[Ёж65]

Тут есть разница.
Гайку Джанибекова мы считаем (условно) свободно вращающимся телом без внешних воздействий.

Что, джанибековская гайка вышла из-под влияния Солнечной системы?

[Змей Петров]

И прецессию земной оси, я тоже не понимаю.

Это как раз понятно. Вращающаяся Земля не есть предоставленное самому себе тело.

[petrovich1964]

имеем однородный шар

В случае с Землёй не совсем однородный, и не совсем шар.

[Змей Петров]

Что, джанибековская гайка вышла из-под влияния Солнечной системы?

Она ведёт себя слишком активно, что бы учитывать эти эффекты.

[Змей Петров]

В случае с Землёй не совсем однородный, и не совсем шар.

Я и не говорил про Землю.
Берем идеальный однородный шар без внешних воздействий. Закручиваем по любой оси. Никаких кувырканий не наблюдаем.

[petrovich1964]

Ну, предположим, что гайка/ключик меняют направление вращения при повороте. А как при переходном процессе? Ведь мгновенно это не происходит.

Вообще то судя по видео сохраняется всё - гайка удаляется от винта стенки с неизменной скоростью, вращение против часовой стрелки. Вот только гайка разворачивается. Но при этом вращение остаётся против часовой стрелки для нас. А вот для самой гайки ушки крутятся то в одну, то в другую сторону.

[Ёж65]

Она ведёт себя слишком активно, что бы учитывать эти эффекты.

Инерция у гайки очень мала, поэтому-то и время наблюдений соизмеримо с её массой. А внешних сил, действующих на её движение. предостаточно. Также и с Землёй: имеем прецессию, нутацию, изменение геометрических размеров и распределение плотностей по объёму. Только за краткое мгновение человеческой жизни не видим целостности картины.