Кельтский камень

Кельтский камень - это твёрдое тело, у которого, если его положить на плоскость, есть предпочтительное направление вращения. При попытке завращать его в другую сторону, энергия вращательного движения переходит в энергию колебаний, а потом энергия колебаний переходит в энергию вращения в правильную сторону.
Ключевые слова: неголономное движение, кельтская лодочка, rattleback.
А.В.Карапетян "Кельтский камень" teach-in.ru/lecture/2019-04-2...
Благодарим вас за интерес к нашей работе!
Получить доступ к дополненным материалам и поддержать нас можно в нашем телеграм-канале: t.me/getaclass_channel/525
Новосибирский Государственный Университет
Физический факультет НГУ
www.nsu.ru/

[@nikolaykorovchenko5769]

Контент всегда великолепен, но отдельно хочется сказать. Какие у Вас классные рубашки)))

[@dinitroacetylen]

Мне кажется достаточно ясным, что основной причиной дестабилизации вращения является то, что в какой-то момент тяжёлая часть лодочки/ложки оказывается "позади" точки контакта с опорой. Чтобы лучше понять, о чём я, попробуйте представить себе резкое торможение только передними тормозами во время крутого виража. У ложки есть одно существенное отличие от лодочки -- у ложки нет ярковыраженного киля, и в вопросе о том, находится ли тяжёлая часть "впереди" или "позади" точки опоры, появляется неопределённость, зависящая от сиюминутного поперечного наклона.

[@doggggggggg]

здоровья вам и благополучия❤

[@nazarrnazarrov9096]

Сюда здоповье пригли желать или ролики сотреть?

[@gimeron-db]

5:04 - Если "лодочку" закрутить в обратную сторону, то центр тяжести будет накатываться на точку опоры и подниматься - скорость вращения при этом начнёт падать, а вертикальные колебания увеличивать амплитуду. После остановки вращения вертикальные колебания останутся и затем по описанному на 5:04 принципу энергия колебаний будет переходить во вращательную лодочки. На протяжении всего времени в точках контакта будет возникать сила, которая тормозит вращение в одном направлении - энергия при этом переходит в колебания - и разгоняющая вращение в другом за счёт энергии накопленной в колебаниях.

[@user-bg6ri5qg4j]

Крутнули ложку (придали энергии) - и ложка за счёт вращения отклоняется центробежной силой, центр тяжести приподнимается за счёт этого (происходит запас потенциальной энергии), далее при замедлении (центробежная сила ослабевает и перестаёт приподнимать центр тяжести) она отклоняется в другую сторону, и часть запасённой потенциальной энергии переходит во вращениие и так далее. Чем то похоже на показанную в ролике банку с резинкой и грузиком внутри.

[@mike-stpr]

Вот интересно бы посмотреть это в какой-нибудь физической программе симуляции с отображением сил реакции и инерции. Или всё дело в несовершенстве (неровной) опоры? СПАСИБО!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 🙂

[@unclepasha2718]

В случае с кельтским камнем наибольшее удивление вызывает не то, что он приходит в обратное движение (это было бы удивительно, если бы он вращался в вакууме и невесомости), а то, что он по-разному ведёт себя при вращении в разные стороны. Вот это действительно кажется нарушением законов природы. Так-то благодаря Ву мы знаем, что природа в самом деле различает "право" и "лево", но ведь это актуально для слабых взаимодействий, радиус действия которых порядка 10^(-18) м. А для камня такое несоответствие "правого" и "левого" кажется просто чудом! Обратите внимание, что согнутая ложка вела себя одинаково в обоих случаях, чего не скажешь о камне.

[@longardfz8762]

и правда, она ж симметричная.

[@schetnikov]

Она конечно не совсем симметричная, но похоже, что и симметричная вела себя бы так же. Некоторые люди говорят, что такая штука у них делает несколько изменений направления вращения, но мне больше двух добиться не удалось. Впрочем, я им вполне верю. И вот что: если бы лодочка качалась из стороны в сторону, никакого выбранного направления не было бы. Но ведь она может качаться со скулы на противоположную сторону кормы, тогда два таких качания отличаются друг от друга и могут порождать противоположные направления вращения.

[@longardfz8762]

хотя я вроде понял. У камня всегда есть два выделенных направления вращения. Проще всего это понять на примере с металлической скобой со смещенными грузиками. Ее можно вращать либо "грузиками вперед", либо "грузиками назад". И как ни старайся, по другому не получится.

[@unclepasha2718]

@@longardfz8762 даже если бы камень был несимметричным, с точки зрения "здравого смысла" он всё равно должен вращаться абсолютно одинаково что по часовой, что против часовой.

[@1CHINESE1]

Точно-точно, природа очень хорошо отличает право и лево

[@nikitoskahigh]

Спасибо!!!

[@Chettuser]

В старом журнале "Наука и жизнь" (80-90 х годов) было про эту лодочку.

[@user-ty1qg9hc6c]

Лодочку крутит не азимутальная составляющая а результирующая сил тяжести относительно "точки" контакта со столом..

[@ostsee1]

Рубашка - огниво!

[@dmitridmitriev6997]

Вопрос не совсем по теме: вы рассматривали когда-нибудь диск Эйлера?Тоже забавная игрушка.

[@ph08nyx]

У лодки один конец шире другого, думаю в этом дело (тоже несимметричная опора), а качается она с "борта на борт", а не вперед-назад как "лодочка".

[@user-jm6ub3df9k]

Я в школе физику любила, но это было давным-давно. У меня ощущение, что дно, киль лодки схожи с двухлопостным пропеллером, стороны которого слегка загнуты в разные стороны. Плюс центр тяжести смещен. Вот ее и заносит))

[@0kirillv]

Поперечные качания?

[@vsp-en4vs]

Бесконечное по экспонате и потеря энергии если взять квантовую физику с опытом с двумя щелями где появляется много полосок или допустим остров стабильности где это очень напоминает предыдущий вариант что-то тоже напоминает квантовую физику только не в плоскости пространства а во времени

[@steppeez]

⏳: энергия норовит разбредаться по степеням свободы

[@XBOCT_MAMOHTA]

Космонавты МКС на днях получили груз припасов, научного оборудования, ремкомплектов и детских игрушек. По словам пресс-службы космического агентства, игрушки помогут ученым в исследовании природы сил трения, гравитации и многого другого.)) (выдумано)🙃

[@user-tf8eh9cw9v]

Ложка напоминает эффект Джанибекова на плоскости.

[@user-yb2ws4ty4j]

На видео показана алюминиевая пластина с несимметрично закрепленными грузами, которая качается и вращается. Поведение пластины является загадочным. Установим абсолютно гладкие упоры, которые дают возможность пластине качаться, но не дают ей возможность вращаться. Грузы рассматриваем как материальные точки. Раскачаем алюминиевую пластину. При этом грузы создадут силы инерции, которые будут стремиться вращать алюминиевую пластину. Если пластина будет качаться с одинаковой угловой скоростью, то эти силы инерции будут стремиться вращать пластину в направлении, которое противоположно тому, что мы наблюдаем на практике. Почему так? Или силы трения сильнее сил инерции?

[@Vordikk]

Ну так всё верно. Пластины пытается упасть в утяжелённую сторону, но в твоём случае реакция опоры как раз и не даёт этого сделать. Или я чего-то не понимаю.

[@user-yb2ws4ty4j]

@@Vordikk Грузы закреплены по диагонали, центр масс пластины с грузами находится посредине. Поэтому сила тяжести, сила реакции опоры от действия силы тяжести не могут вызвать вращение пластины. Все дело в динамике. При качаниях пластины грузы создают силы инерции, и эти силы инерции вращают пластину либо напрямую, либо посредством силы трения. По поводу силы трения можно сказать следующее. Возможно силы инерции вызывают ослабление прижима пластины с одной стороны линии контакта, поэтому здесь возникает проскальзывание пластины, которое приводит к ее повороту. Я при анализе рассматривал только качания пластины с одинаковой угловой скоростью. Для прояснения картины нужен более глубокий анализ, при котором учитывается возникновение углового ускорения при качаниях пластины.

[@garrygarry6211]

Эффект Джанибекова? Показалось?

[@unclepasha2718]

Эффект Джанибекова связан с вращением вокруг "средней" оси, а здесь вращение вокруг "большой" оси.

[@garrygarry6211]

@@unclepasha2718 Какой средней? Средняя - это относительно чего? А какова мера этой "среднейсти" относительно других осей вращения? Очень похоже: kzbin.info/www/bejne/gmPSaph4ocR6sNk&ab_channel=zapadlovsky

[@dmitryvodolazsky]

@@unclepasha2718 Тут качание под углом к основным осям инерции. Это и вызывает "лишние" моменты - переменные, но взаимодействуя с переменностью точки опоры - "выпрямляются".

[@dmitriybond8219]

Эффект Джанибекова

[@cloudlynosound]

если подуть на дно деревянной "лодочки", закрепив её по центру, допустим, булавкой, она будет вращаться в нужную сторону?

[@aleksandr_berdnikov]

Ну, таким рассуждением можно с тем же успехом доказать, что и симметричная лодочка должна закручиваться (в любую сторону) - просто будем смотреть на неё немного не вдоль длинной оси, а повернув на малый угол. Получим ровно ту же картину: центр тяжести в центре, точка опоры немного смещена по горизонтали. Рассуждение ведь никак к осям момента инерции явно не апеллировало, только к форме корпуса (килю), а она такая и у симметричной лодочки может быть. Какие-то волосы Мюнхгаузена это пока.

[@schetnikov]

Так это правда. Если симметричную лодочку несимметрично наклонить, нажав на её конец несколько сбоку, она придёт во вращение. А несимметричная лодочка при по видимости симметричном нажатии несимметрично наклоняется автоматически. Разве нет? С другой стороны, кривая пластина с несимметрично закреплёнными грузами. Может быть, я в первый раз и наклоняю её достаточно симметрично. Но уже первое качание получается немного несимметричным. И эти несимметричные покачивания дальше порождают вращение. На большее в объяснении я не претендую.

[@aleksandr_berdnikov]

@@schetnikov Да, ок, переслушал конкретику, я неправильно интерпретировал (что мы смотрим вдоль оси лодочки, а не вдоль нправления качания).

[@dmitryvodolazsky]

@@schetnikov Про оси моментов инерции весьма кстати упомянуто. Качание под углом к осн.осям даёт поперечные моменты, а в сочетании с разными фазовыми сдвигами разных направлений (за счёт разной собственной частоты относительно разных осей) кончик будет гулять не вдоль линии (что происходит при обычном качании), а эллипсом или восьмёркой ( общем случае - фигуры Лиссажу, но замнём). Далее добавляем "синхронный выпрямитель" в виде переменной точки опоры - получаем постоянный момент. С ложкой сложнее, но принцип тот же - превращение линейных колебаний в эллиптические.

[@RomanVladimirovichF]

ещё чуть-чуть - и лиссажу узреем ;)

[@capitaineserge_9747]

Не надо нам никаких лиссажей.

[@Gvozdic161]

Здравствуйте, такой вопрос. Наблюдая за сварщиком и летящими вниз каплями метала, я подумал, капля метала летя вниз образует вокруг себя восходящие потоки горячего воздуха, так вот замедляют ли эти потоки воздуха полет капли и на сколько сильно может замедлится эта капля будь её температура неограниченно высокой?

[@user-lv5zt4tm5j]

Мне кажется что сопротивление воздуха не изменилось, ведь нагревается поток вблизи капли на смену которому идёт холодный🤔

[@moonshiner614]

Вопрос животрепещущий, а не из области просто интересного. Я иду под дождем. С какой оптимальной скоростью мне нужно идти, чтобы меньше промокнуть, учитывая, что чем больше скорость, тем больше будет "набегающих" капель. Время стояния под дождем и время пути на любой скорости одинаково.

[@capitaineserge_9747]

Чтобы меньше промокнуть нужно не идти с какой-то оптимальной скоростью, а держать над собой раскрытый зонтик.

[@user-hn1wp3lh2k]

Был в советское время такой журнал «Квант»для подростков, увлекающихся физикой и математикой. Так вот там было исследование на эту тему, занявшее около десяти страниц. В результате расчётов было показано ,что всё зависит от угла наклона капель дождя. Насколько я помню, если наклон капель до 20°, то лучше идти как можно быстрее, если больше 20° , то идти медленно..

[@vs6703]

:)

[@olegrazbor9284]

Интересно, НО мне гораздо интереснее, кто первый додумался, что можно сместить ось вращения и ось центра массы, что бы добиться такого эффекта? Представляете, что это был за древний кельт? 🤔 Это своего рода Леонардо да Винчи. А тот, кто сделал первый бумеранг, который возвращался? Про случайные совпадения не очень верю, хотя всякое бывает. То есть был человек, который заметил эффект, понял, от чего он зависит и довëл до нужной формы.

[@user-ps4fw9ve8u]

2:05 а как называется такая игрушка?

[@Tr1keR]

Hitachi Magic Wand

[@user-ps4fw9ve8u]

@@Tr1keR не то, гугл выдает какой-то вибромассажер

[@alexandermilov6993]

Фигассе, какие лодочки бывают!

[@TheSly1987]

Здесь главное, что бы Земля не стала вращаться в обратную сторону.

[@user-mg7ue9cr5k]

5+++++

[@ProcXelA]

А если эту лодочку на дрель надеть и раскрутить посильнее, что будет?

[@user-ys5wj9wi8w]

Да ничего в принципе исле она прямо насажена на сверло

[@ProcXelA]

@@user-ys5wj9wi8wА если через систему шестерных передач эту лодочку раскрутить до скорости света, что будет?

[@0kirillv]

Появится тяга, как у пропеллера.

[@user-ys5wj9wi8w]

@@ProcXelA ну это конечно невозможно )

[@ProcXelA]

@@0kirillvА если такой пропеллер раскрутить до скорости света, у него появится вакуумно-квантово-флюктуационная тяга?

[@fregat_8979]

ужас. снова какое-то колдовство на канале😮. как она обратно крутится? магия кельтов 😬

[@Rqlish]

Чижик-пыжик, где ты был?

[@erik20001000]

Система с 6 степенями свободы. Случаи попроще уже все разобрали? :-)

[@dmitryvodolazsky]

Не шестью. По вертикали не скачет - уже не более 5. По горизонтали может не проскальзывать, тогда 3. А если и проскальзывает, эти 2 СС не независимы, тут 4.5.

[@I-I-IagnbIu-go-lauKOB]

Вариация эффекта Джанибекова.

[@user-gc7tg5oe1c]

Ложка вертится вправо влево,ищет кто ее погнул...