Літаюча валіза
Оскільки майстри реквізиту заважають картині, коли вони йдуть по студії під час трансляції, ми у нашій телевізійній грі залучали роботів, які перетягували всіх необхідних реквізитів до двох ведучих на заздалегідь намальованій металевій доріжці. Один із тих плоских візків із двома великими срібними валізами просто повільно котився до телевізійної студії. У мене була перерва, тривала гра відповідала моєму ведучому.
Тим часом він підглянув сильного молодого чоловіка серед присутніх і попросив його взяти два валізи з машини і віднести їх на відстані. Коли чоловік із двома валізами був на рівні з ним, він покликав його. Раптова зміна курсу змусила портьє повернути крутий правий поворот - і сталося дивовижне: валіза з правої руки стояла майже горизонтально, так і залишалося, коли чоловік, очевидно здивований, один раз повернувся на власну вісь. Багажник зліва не робив спроб встати таким же чином. Публіка раділа і жваво аплодувала.
Ідіосинкратична валіза: процес був налагоджений добре. Звичайно, чоловік був ініційований у грі. Той, хто спостерігає за рукою чоловіка, повинен був бачити, як він контролює рухи валізи. Раптом команда, яка мала завдання розгадати загадку, придумала пояснення, що, мабуть, у правильній справі був спінінг. “Чудово, - сказав модератор, - але ви не отримаєте балу за це. Ми припустили, що ви все ще пам’ятали це з уроку фізики ".
Він попросив одного з членів команди прийти до центру студії і попросив чоловіка з’ясувати дві речі, возившись із корпусом: по-перше, орієнтація осі верху і по-друге, напрямок обертання ротора. Як зазвичай, він додав: «У вас є одна хвилина, щоб подумати, поки грає музика. Ви можете проконсультуватися зі своїми п’ятьма колегами ".
Порада: пошук осі було найменшою проблемою. Для цього екіпажу довелося зробити лише кілька пробних обертань валізи. Напрямок, в якому чемодан можна було повернути без опору, повинен бути осьовим. Як і слід було очікувати, вона була паралельна найкоротшим краях і, отже, перпендикулярна найбільшій поверхні корпусу, за якою міг бути схований особливо великий диск ротора, який завдяки своєму відносно великому моменту інерції міг зберігати багато енергії в обертанні і обіцяв тривалий час роботи гіроскопа без подачі енергії.
Крутний момент і прецесія: виявитись важче було вгадати напрямок обертання ротора. Розумно позначити напрямок осі - перед поворотом праворуч у підвісному футлярі, як ми знаємо, горизонтально та поперечно напрямку руху - і можливий напрямок обертання ротора (у сенсі правого гвинта) векторною стрілкою. Довжина вектора доцільно пропорційна розміру "кутового моменту" (момент інерції, помножений на кутову швидкість).
Кутовий момент D верху змінюється під дією "крутних моментів", які мають подібний ефект на верхівку, як викрутка при вкручуванні гвинтів (які, враховуючи більшість правшів, зазвичай є гвинтами правої руки). Так само, як напрямок і довжина вектора кутового моменту визначають розмір, напрямок і відчуття обертання моменту імпульсу, напрямок, відчуття обертання і розмір крутного моменту характеризуються напрямком і довжиною вектора моменту М. Важливо, щоб зміна моменту імпульсу D за час t дорівнювала крутному моменту M: dD/dt = M (рівняння гіроскопа; d/dt означає похідну).
Крутний момент у напрямку кутового моменту лише змінює свій розмір, крутний момент, перпендикулярний кутовому моменту, також змінює свій напрямок. Це приводить в рух вісь гіроскопа: гіроскоп починає "прецесувати".
Прецесія обертової вершини через її інерцію обертання аналогічна інерції її маси завдяки її інерції під час руху по орбіті. Якщо на рухому масу діє сила у напрямку поточної швидкості, вона буде продовжувати літати в тому ж напрямку, хоча зі збільшенням або зменшенням швидкості. Але якщо сила діє через швидкість, шлях викривлений. Ні в якому разі швидкість маси миттєво не приймає напрямок дії сили.
Те саме з прецесією вершини. Коли корпус повертається ручкою в правому згині, на горизонтальний вектор кутового моменту діє вертикальний крутний момент із векторною стрілкою вниз. Він тягне кінчик вектора кутового моменту вниз, вектор кутового моменту наближається до напрямку вектора моменту ("рівний паралелізм" - термін, що сходить до Леона Фуко). Якщо валіза повинна встати - як описано вище - вектор кутового моменту повинен спочатку вказувати ліворуч. Тобто, ротор у підвісній валізі, мабуть, повернувся в напрямку руху людини, як колесо візка.
Слід визнати, що важко було не помилитися з такими питаннями, особливо зі сценічним переляком перед чотирма телевізійними камерами. У модератора на валізі був наклеєний маркер. З невеликою допомогою команда отримала правильний результат і отримала два повні бали, які допомогли їм виграти гру вгадування.
Космічна верхівка: верхня частина корпусу була ідентичною стабілізаційній вершині, яка вилетіла в космос із супутником зв'язку «Симфонія» і служила там п’ять років.
Виробнича компанія Teldix у Гейдельберзі надала нам гіроскоп та його дубль для трансляції. З моїх тодішніх записок я бачу, що ротор мав масу 3,5 кілограма і обертався зі швидкістю 3000 обертів на хвилину або 50 обертів на секунду. Він був встановлений магнітно безконтактно, щоб втратити якомога менше кінетичної енергії через тертя. З іншого боку, маленькі гіроскопи, що працюють у підшипниках ковзання, які можна придбати для дітей та любителів у магазинах іграшок, сильно страждають від тертя ковзання. Кажуть, Йоганн Готліб Фрідріх Боненбергер винайшов його в 1817 році; з 1852 р. їх називали гіроскопами на честь Леона Фуко.
Танець зверху: класичний гіроскоп складається із залізного ротора, який встановлений між регулювальними гвинтами в сталевому кільці. У минулому масивна Ейфелева вежа з литого цинку була знайдена в упаковці як аксесуар, на якому чудово оброблявся гіроскоп. Маленька пластикова шапочка, яку купують сьогодні покупці, надто легка і її можна лише викинути. Витягнувши заздалегідь шнур, який потрібно намотати на одну сторону вала ротора, ротор можна довести до дуже високої швидкості обертання.
Якщо припустити, що кутова швидкість γ власного обертання ротора дуже велика в порівнянні з кутовою швидкістю wp прецесії вершини навколо вертикалі (γ »ωp:" швидша "вершина), частка прецесії в моменті моменту проти кутового моменту C γder Обертанням ротора ("обертанням") можна знехтувати. С - момент інерції ротора навколо своєї осі симетрії (вимірюється, наприклад, в кгхм). При стаціонарній (незалежній від часу) прецесії змінюється лише напрямок, але не розмір вектора кутового моменту. Зміна кутового моменту під час прецесії є добутком зміни кута в одиницю часу (ωp) та довжини горизонтальної складової кутового моменту, C γ sinδ: ωp C γsinδ. Він лежить перпендикулярно площині креслення і дорівнює крутному моменту G l sin δ загальної ваги G гіроскопа, що діє в одному напрямку. З цього розраховується кутова швидкість прецесії: ωp = G l/C γ Чим швидше обертається ротор (чим більший γ), тим повільніше прецедує гіроскоп (меншим є ωp).
Що примітно, ωp для швидкого верху не залежить від кута нахилу. Поки гіроскоп швидкий, ви можете встановити будь-який кут δ і дозволити гіроскопу переходити в це положення. Однак, перш за все, гіроскоп переробляє кути нахилу між межами 90 і 0 градусів, які відповідають висячому і горизонтально "літаючому" валізі, у напрямку обертання ротора. Маючи ці знання, команда відгадувань могла побачити рух валізи, в якому напрямку повертався верх. .