Idea puszczania bąków jest człowiekowi znana już od dawien dawna, a wraz z upływem czasu znaleźliśmy jej ciekawe zastosowanie.
- Prosta zabawka pozwala zaobserwować efekt żyroskopowy.
- Kręcąc bąkiem obserwujemy również zasadę zachowania momentu pędu.
- Pierwszy żyroskop skonstruowano w 1852 roku.
Większość z nas bawiła się kiedyś bąkiem-zabawką. Cała zabawa polegała na rozkręceniu bąka do jak największej prędkości za pomocą odpowiedniego uchwytu. Wówczas bąk kręcąc się próbuje utrzymać swoją pozycję nawet wtedy, gdy mu trochę poprzeszkadzamy. Tego typu zabawa bywa bardzo zajmująca. Pojawia się jednak pytanie – dlaczego rozkręcony bąk tak się właśnie zachowuje i uparcie nie chce się przewrócić?
Aby odpowiedzieć na to pytanie niezbędna jest znajomość fizyki. Przeanalizujmy krótko jego ruch. Na początku bąk kręci się bardzo szybko wokół osi pokrywającej się z jego uchwytem, nie zmieniając przy tym swojego położenia. Dzięki temu utrzymuje on pionową pozycję w stosunku do podłoża. Jeśli spróbujemy delikatnie trącić naszą zabawkę okazuje się, że nie przewraca się, a próbuje zachować równowagę. Tego typu zjawisko nosi nazwę efektu żyroskopowego.
Efekt żyroskopowy możemy zaobserwować podczas obrotu brył sztywnych i wynika on z tzw. zasady zachowania momentu pędu. Gdy bąk obraca się szybko, efekt żyroskopowy góruje nad siłą grawitacji, która chce go przewrócić. Jednak z czasem bąk zwalnia, przez co maleje moment pędu i słabnie efekt żyroskopowy. Wówczas coraz większą rolę zaczyna odgrywać grawitacja. Oś obrotu, wcześniej prostopadła do podłoża, ulega odchyleniu, zakreślając w przestrzeni stożek. Zjawisko to nazywamy precesją. Efekt żyroskopowy i precesja występują w przypadku wielu obracających się ciał. Również oś obrotu naszej Ziemi wykonuje ruch precesyjny z okresem około 26000 lat.
W praktyce, efekt żyroskopowy wykorzystuje się w urządzeniach nazywanych żyroskopami. Pierwszy żyroskop skonstruował i opisał Jean Bernard Foucault w 1852 roku. Obecnie znanych jest wiele urządzeń tego typu, które znajdują szerokie zastosowanie m.in. w nawigacji, na statkach i w samolotach, jak również w segway’ach, wirnikach maszyn i kołach zamachowych.
Zdj. www.pixabay.com, Couleur