Kreiselpräzession

Ich habe ein System, das im Bild unten dargestellt und erklärt ist.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Experimentell glaube ich, dass sich das Rad um den Drehpunkt dreht, an dem das Kabel in einer Bewegung gegen den Uhrzeigersinn befestigt ist, wenn es von oben beobachtet wird. Aber theoretisch, warum das so wäre, verwirrt mich. Es scheint mir, dass sich alle linearen Kräfte (Gewicht und Spannung) aufheben und die einzige Kraft, die nicht aufgehoben wird, die Drehmomentkraft ist. Aber wenn ich diese Drehmomentkraft so verstehe, wie ich zum Beispiel einen Schraubenschlüssel verstehe, der auf eine Mutter angewendet wird, dann ist das der Arm R und die Kraft 0 , M G würde nur zu einer Drehbewegung in der beitragen j z -Ebene.

Die Analogie muss eindeutig schlecht sein, und der Teil, der sie vermasselt, ist die Tatsache, dass dieses System im Gegensatz zur Mutter ein Momentum hat. Aber ich dachte, der Impuls aufgrund der Drehung rühre nicht vom System am Drehpunkt her, an dem das Kabel befestigt war, sondern von der Drehung des Rads um seinen Mittelpunkt. Ich sehe nicht, wie sich das auf den Drehpunkt, an dem das Kabel befestigt ist, überträgt.

Verstehe ich hier grundlegend was falsch?

[Bearbeiten: Wenn ich darüber nachdenke, ist vielleicht eine bessere Frage zu stellen, da sich das Rad um den Drehpunkt dreht, an dem das Kabel befestigt ist, muss es eine Kraft geben, die diese Bewegung verursacht. Ich nehme an, es ist eine Zentripetalkraft, da die Bewegung ungefähr kreisförmig erscheint, also woher kommt diese Kraft? Mein Gedanke ist jedoch, dass es nicht die Drehmomentkraft sein kann, da diese angeblich senkrecht zur Bewegungsebene wirkt und hier das Drehmoment dafür nicht in die richtige Richtung weist.]

Antworten (2)

Diese Kreiselpräzession ist nicht sehr intuitiv, aber Sie können in Bezug auf die Drehbewegung verstehen, für die Sie wahrscheinlich eine Intuition haben.

Wenn das Drehmoment des Tragseils das Rad kippt, nähert sich der untere Teil des Rads der vertikalen Achse und der obere Teil entfernt sich weiter davon. Wenn Sie etwas näher an die Achse bringen, wird es schneller, da die dorthin gebrachten Kräfte des starren Körpers eine Nettokomponente in Bewegungsrichtung haben. Dies ist ein Aspekt des Drehimpulses, für den Sie wahrscheinlich ein Gefühl haben. Es funktioniert, weil der Drehimpuls um die vertikale Achse erhalten bleibt, aber Sie können es sich als Folge der Starrkörperkräfte vorstellen, wenn Sie dies bevorzugen.

Der untere Teil des Rades bewegt sich also schneller als der obere Teil des Rades. Dadurch wird das Rad in Präzessionsrichtung gezogen.

Eigentlich ist es sehr intuitiv. Dies geschieht aus dem gleichen Grund, warum sich der Mond um die Erde dreht, anstatt einfach herunterzufallen.

Siehe meine Antwort: https://physics.stackexchange.com/a/657509/226419