gnom_lis: (Default)
[personal profile] gnom_lis
давайте я еще тут мозг всем повзрываю

вот в Deutsches Museum есть маятник (кажется это называется маятник Фуко)
так вот он "жестко" закреплен к потолку музея
и я тут озадачилась вопросом: почему у него веревочка НЕ закручивается? потолок музея же двигается относительно маятника по кругу!

ведь если пои качать в одной плоскости и ходить вокруг них, то веревочка закручивается, а у маятника нет!

Date: 2012-06-04 08:17 pm (UTC)
ext_615659: (ДР Цертуса 2011)
From: [identity profile] akuklev.livejournal.com
Исторический маятник Фуко в парижском Пантеоне, кажется, просто раз в несколько суток останавливали и раскручивали. И заодно стартовали заново, потому что за пару суток амплитуда затухала почти до нуля.

Вечные маятники фуко (т.е. не требующие остановок) не закручиваются потому что тросс подвешен так, чтобы он мог свободно раскручиваться. Не знаю, как в Deutsches Museum, а у нас в универе он подвешен на стержне (точнее, зажат во втулке), который может свободно вращаться вокруг своей оси — стержень сидит в подшипнике. В идеале, в магнитном подшипнике, чтобы совсем без трения. А магнитный компенсатор внизу под полом передаёт маятнику равномерно на каждом качании энергию, чтобы амплитуда не затухала.

Date: 2012-06-05 07:22 am (UTC)
ivanaxe: (Default)
From: [personal profile] ivanaxe
Кажется эта детал, которую ты так красочно описал, называется вертлюг.

Например вот
http://vento.ru/sport/catalog/47/408/

Date: 2012-06-05 07:24 am (UTC)
ext_615659: (Default)
From: [identity profile] akuklev.livejournal.com
О. Буду знать. Хотя в подвесах маятников внешне оно выглядит иным образом, понятное дело. Но идея та же.

Date: 2012-06-05 07:28 am (UTC)
From: [identity profile] gnom-lis.livejournal.com
ну тут оно механическое и все же с трением, а в маятнике мне кажется трение будет мешать

Date: 2012-06-05 07:28 am (UTC)
From: [identity profile] gnom-lis.livejournal.com
хм, ни разу не видела, чтоб этот девайс кто-то использовал :)

Date: 2012-06-05 07:41 am (UTC)
ivanaxe: (Default)
From: [personal profile] ivanaxe
Много раз видел. Почти в любой блесне (рыболовной) есть :)

Горникам не столь актуально, а вот на каких-то спелеологических фотокарточках подобные девайсы вовсю светятся. По идее ещё промальпам должно быть полезно, но у них тоже не видел.

Date: 2012-06-08 05:34 pm (UTC)
From: [identity profile] murmashka.livejournal.com
В яхтинге вертлюжный карабин - незаменимая вещь! )))
У нас вот не было на спинакере - жить очень мешало!

Date: 2012-06-04 08:32 pm (UTC)
ext_615659: (Трубка вас согреет)
From: [identity profile] akuklev.livejournal.com
Самый длинный в мире маятник Фуко висел с 1931 по 1987 годы в Исаакиевском Соборе. 98 метров, полный оборот за 27,7 часов (почти 24 из-за близости к северному полюсу, в Мюнхене получается 32,2 часа).
Edited Date: 2012-06-04 08:36 pm (UTC)

Date: 2012-06-04 09:24 pm (UTC)
From: [identity profile] http://users.livejournal.com/ulyana___/
У меня может с физикой что не так, но кто ему мешает раскручиваться? Просто крутиться вокруг своей оси вместе с потолком? Это ж не гироскоп с бешеным моментом вращения. А вообще я не уверена что у меня с физикой всё так. А что такое пои?

Date: 2012-06-04 10:16 pm (UTC)
ext_615659: (Поглядываю)
From: [identity profile] akuklev.livejournal.com
Представте себе, что мы построили здание ровно на северном полюсе и там к потолку подвесили маятник, так что ось вращения земли проходит через точку подвеса. Земля вращается вокруг своей оси, маятник качается в плоскости, через которую эта ось проходит. Внимание вопрос: действуют ли на маятник какие-либо силы, которые бы заставляли плоскость качания вращаться вместе с вращением земли?

Ответ: нет, не действуют, плоскость будет оставаться как была, а земля вращаться. Для наблюдателя с земли вращаться будет маятник, делая полный оборот ровно за одни сутки = 24 часа.

Что происходить будет — так это закручивание тросса или штанги, если их подвесить жестко, исключая их свободное вращение вокруг собственной оси. Это не будет приводить к вращению плоскости вращения маятника, это будет всего лишь приводить к вращению самого маятника вокруг собственной оси, для компенсации вращения земли. Причём, вращению очень медленному — в среднем один оборот в 24 часа, на глаз и не заметишь.

В случае штанги компенсаторное вращение будет происходить сразу, а в случае тросса длиной в десятки метров (а маятники Фуко обычно делают большииими) — с запозданием на десятки часов. Сперва верёвка будет накручиваться, но её сопротивление будет слишком слабо, чтобы начать крутить груз на конце маятника вокруг своей оси. Затем она накрутится совсем сильно и груз начнёт раскручиваться. Наберёт скорость и перекрутит верёвку уже в другую сторону. Так кроме качающегося маятника получится ещё и маятник вращения, и они между собой будут слегка взаимодействовать и портить картину: маятник начнёт со временем качаться не в плоскости, а восьмёрками вокруг неё. Этого эффекта строители маятников Фуко стараются избежать.

Date: 2012-06-04 10:31 pm (UTC)
From: [identity profile] http://users.livejournal.com/ulyana___/
Что, и действительно период вращения маятника вокруг своей оси на верёвке больше суток?
Но у маятника ведь изначально есть момент вращения вокруг своей оси вместе с потолком, откуда ему дополнительный набрать?
Или это всё-таки взаимодействие горизонтального момента с вертикальным?

Date: 2012-06-04 10:53 pm (UTC)
ext_615659: (Default)
From: [identity profile] akuklev.livejournal.com
> Что, и действительно период вращения маятника вокруг своей оси на верёвке больше суток?
Да, конечно. Ну, в смысле не вокруг оси тросса, а вокруг вертикальной оси. Ближайшие к вам территориально маятники Фуко находится в California Academy of Sciences и Griffith Observatory LA, сходите посмотреть. Может ещё ближе есть.

> Но у маятника ведь изначально есть момент вращения вокруг своей оси вместе с потолком, откуда ему дополнительный набрать?

Тут просто нужно знать, как правильно запускать маятник Фуко. :-) Его нужно не отклонять в сторону и отпускать, а толкать из нейтрального центрального положения. Тогда начального момента импульса он иметь не будет. Ну то есть сам шарик на кончике тросса — да, несёт какой-то момент импульса крошечный, но это совсем не роляет.

Момент инерции маятника, качающегося в плоскости, в точности нулевой, так что момента импульса он нести не может. Если вы запустили маятник так, что он проходит через центральную точку (ту, что в точности под точкой подвеса), значит момент импульса у него нулевой.
Edited Date: 2012-06-04 10:58 pm (UTC)

Date: 2012-06-04 11:15 pm (UTC)
From: [identity profile] http://users.livejournal.com/ulyana___/
Я про вертикальную ось, да. Удивительно. Трос в среднем в ней и находится, а отклонения должны сокращаться при усреднении.

Запускать правильно - это чтобы по второму горизонтальному измерению момента импульса не было.

А вот момент импульса самого шарика на конце троса относительно вертикальной оси - по моим понятиям единственный фактор имеющий отношение к закручиванию. И он маленький, и угловая скорость изначально равна вращению потолка, если при запуске руками не закрутить нечаянно.

Неужели действительно закручивается и это техническая проблема?

Date: 2012-06-04 11:21 pm (UTC)
ext_615659: (Трубка вас согреет)
From: [identity profile] akuklev.livejournal.com
> Неужели действительно закручивается и это техническая проблема?

Угу. Ну если так не верится, посчитайте в неинерциальной системе отсчёта земли, что происходить будет. А происходить будет то, что сила Кориолиса будет нам маятник крутить. Задачка нехитрая, мы этот маятник Фуко в 8 классе школы как-то две пары подряд со всех сторон и точек зрения обсчитывали.
Edited Date: 2012-06-04 11:22 pm (UTC)

Date: 2012-06-04 11:37 pm (UTC)
From: [identity profile] http://users.livejournal.com/ulyana___/
Уже завидую вашему 8 классу :) Ушла думать над силой Кориолиса, плоскостями и почему период не 24 часа :)

Date: 2012-06-04 11:43 pm (UTC)
ext_615659: (Default)
From: [identity profile] akuklev.livejournal.com
Славная физматшкола № 64 г. Омска была что надо, больше таких не делают. :-)

Date: 2012-06-05 06:14 am (UTC)
From: [identity profile] http://users.livejournal.com/ulyana___/
Омск! Ого! Запоминаем :)
Что-то соображать мне прямо так слабО. Тем более сесть с карандашом и расписать. В голову приходит только разница между 24 часами вращения потолка и более длинным периодом вращения вокруг локальной вертикали самого маятника, у которого сохраняется только параллельная оси Земли составляющая момента импулься. Получается таки-гироскоп. Или всё-таки закручивание связано с взаимодействием момента импульса "математического" маятника и локального вертикального момента импулься шарика на конце?

Date: 2012-06-05 06:57 am (UTC)
From: [identity profile] gnom-lis.livejournal.com
ну вы и нафлудили...
только я все равно нифига не понимаю!!!
а можно теперь тоже самое и для блондинок, не изучавших физику?

Date: 2012-06-05 07:02 am (UTC)
From: [identity profile] http://users.livejournal.com/ulyana___/
Как сама разберусь, объясню. Ща пришлю на тебя ещё физиков :)

Date: 2012-06-06 01:21 am (UTC)
ext_615659: (Default)
From: [identity profile] akuklev.livejournal.com
> В голову приходит только разница между 24 часами вращения потолка и более длинным периодом вращения вокруг локальной вертикали самого маятника, у которого сохраняется только параллельная оси Земли составляющая момента импулься.

Вот это — вообще нетривиальный вопрос! Какие от этого эффекты я этого никогда не считал и думаю это проще сперва промоделлировать, чем посчитать.

> Или всё-таки закручивание связано с взаимодействием момента импульса "математического" маятника и локального вертикального момента импулься шарика на конце?

Это я в вашем ЖЖ как раз уже расписал. Из-за взаимодействия колебаний и локального вертикального момента импульса груза на конце случается диссипация последнего в опору, то есть в подвес.

Маятник колеблется — ось, вокруг которой может вращаться груз маятника меняет положение и лишь в среднем соответствует оси момента импульса груза. Случается прецессия и нутация груза, тросс отклоняется от радиального положения, эти отклонения поглощаются системой тросс-подвес, часть начального момента импульса груза поглощается подвесом, и в пределе груз таки теряет изначальный момент импульса.

Об опыте по измерению скорости поглощения этого самого стартового момента импульса груза маятника я уже договорился, через недельку отчитаюсь. Мы просто промаркируем на вертлюге точку маркером и повесим там вебкамеру, чтоб фотографировала это дело раз в минуту. Потом запустим маятник и подождём пару суток, потом проанализируем видео с камеры и всё увидим.

Date: 2012-06-04 11:01 pm (UTC)
ext_615659: (Default)
From: [identity profile] akuklev.livejournal.com
Ну и ещё добавка: небольшой маятник Фуко установленный у нас в институте (высота 4 этажа, 30кг, магнитная подвеска, магнитная компенсация) позволяет за месяц автоматизированных измерений установить широту даже немного точнее, чем GPS приёмник.

Date: 2012-06-05 07:16 am (UTC)
From: [identity profile] gnom-lis.livejournal.com
ооо, а вот это уже совсем интересно, а подробней и для блондинок?

Date: 2012-06-05 07:29 am (UTC)
ext_615659: (Трубка вас согреет)
From: [identity profile] akuklev.livejournal.com
Ну как, на широте w период обращения плоскости качания маятника вокруг собственной оси составляет 24h/sin(w). То есть на полюсах ровно 24 часа, во всех остальных местах дольше. На экваторе вообще не вращается. Засекаем особенно точно период обращения, делим на него 24 часа, считаем от этого sin-1, получаем широту точки подвеса. Есть пара мелких уточнений, но общая идея в точности такова.

Date: 2012-06-05 07:33 am (UTC)
From: [identity profile] gnom-lis.livejournal.com
угу, ушла вспоминать матчасть :)

Date: 2012-06-05 04:41 pm (UTC)
From: [identity profile] http://users.livejournal.com/ulyana___/
Не вспомнишь. Надо тупо расписывать силы, там плоскость колебания вращается, закон сохранения момента импульса, сила Кориолиса, но формула в результате простая.

Date: 2012-06-05 07:18 am (UTC)
ivanaxe: (Default)
From: [personal profile] ivanaxe
Всё, берём в Саяны маятник Фуко вместо навигатора :)

Хотя за месяц наблюдений за GPS'ом точность тоже можно получить хорошую :)

Date: 2012-06-05 07:25 am (UTC)
From: [identity profile] gnom-lis.livejournal.com
да, особенно если устроить месяц дневок :)

Date: 2012-06-05 07:42 am (UTC)
ivanaxe: (Default)
From: [personal profile] ivanaxe
Можно радиалок ;)

Date: 2012-06-05 07:06 pm (UTC)
From: [identity profile] qgm.livejournal.com
Помимо широты, тебе для навигации ещё и долгота понадобиться. А вот тут маятник не поможет.

Date: 2012-06-05 07:17 pm (UTC)
ivanaxe: (Default)
From: [personal profile] ivanaxe
Как это не покажет! Он будет отбрасывать тень и я смогу засечь, во сколько по Гринвичу она будет минимальной ;)

Date: 2012-06-05 07:19 pm (UTC)
From: [identity profile] gnom-lis.livejournal.com
кажется я знаю что дарить тебе на др :)

Date: 2012-06-05 08:58 pm (UTC)

Date: 2012-06-05 06:01 am (UTC)
From: [identity profile] gnom-lis.livejournal.com
пои - это те огненные штуки, которые я иногда кручу :)
хотя на алтае и на киржаче были только гольфы и по гольфам хорошо видно, что закручиваются :)

Profile

gnom_lis: (Default)
gnom_lis

July 2012

S M T W T F S
1234567
891011121314
15161718 192021
22232425262728
293031    

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags
Page generated Aug. 24th, 2017 09:56 am
Powered by Dreamwidth Studios