[Править]Пример
На
рис. 1 изображено вращающееся велосипедное
колесо, висящее на двух нитях «a» и «b».
Вес колеса уравновешивается силами,
вызванными деформациями нитей. Колесо
обладает моментом импульса
,
направленным по его оси и в том же
направлении направлен вектор угловой
скорости вращения колеса
.
Пусть
в некоторый момент времени нить «b»
будет разрезана. В таком случае, вопреки
ожиданиям, вращающееся колесо не изменит
горизонтального направления своей оси
и, подобно маятнику, не будет качаться
на нити «a» . Но его ось начнёт поворачиваться
в горизонтальной плоскости благодаря
действию на него момента силы
:
Поскольку
и
,
то
и,
так как угловая скорость прецессии :
равна:
,
получаем:
или,
с учётом того, что
,
где
есть
момент инерции колеса:
[3]
Формальное
объяснение такого поведения вращающегося
колеса заключается в том, что вектор
приращения момента количества
движения
всегда
перпендикулярен вектору
,
кроме того, он всегда параллелен вектору
момента силы
,
всегда находящегося в плоскости горизонта
(к которой перпендикулярен вектор веса
тела
).Поэтому
ось колеса прецессирует в данном случае
параллельно этой плоскости.
Приведённое
объяснение показывает как происходит
прецессия, но не даёт ответа почему,
который состоит в том, что в начальный
момент под действием силы тяжести ось
колеса всё же наклоняется в плоскости
чертежа и вектор количества движения
меняет своё положение в пространстве:
.
Однако сила тяжести не создаёт никакого
момента в горизонтальной плоскости. И
поэтому направление и величина момента
количества движения должна оставаться
прежними, что достигается появлением
дополнительного момента
в
выражении:
=
+
.
Именно
этот момент и вызывает прецессию.[4]