Механика

Опыт с вращающимся колесом

Поясним только что приведенное правило прецессии на простом примере.

Возьмем колесо от детского велосипеда и вставим в его втулку ось. Возьмемся за нее двумя руками так, как показано на рисунке 19, и попробуем повернуть ее в вертикальной плоскости. Оказывается, что сделать это довольно легко, так как невращающееся колесо не оказывает этому повороту никакого сопротивления. Придадим теперь колесу быстрое вращение вокруг его собственной оси с угловой скоростью омега и вновь попытаемся повернуть его в вертикальной плоскости. С удивлением замечаем, что ось колеса, сопротивляясь этому повороту, поворачивается вместе с тем в горизонтальной плоскости. Объяснить такое необычное поведение колеса довольно легко. Действительно, стремясь повернуть ось колеса в вертикальной плоскости, мы тем самым прикладываем к этой оси пару сил, момент М которой направлен вдоль оси оу (рис. 19).

Согласно правилу прецессии, движение оси ох собственного вращения колеса должно происходить так, если бы вектор Н стремился к совмещению с вектором М по кратчайшему пути. В результате и будет наблюдаться прецессия оси колеса в горизонтальной плоскости с угловой скоростьюb w, указанной на рисунке 19. Нетрудно убедиться в том, что если мы попытаемся повернуть ось вращающегося колеса в горизонтальной плоскости, то на самом деле эта ось будет поворачиваться в плоскости вертикальной.