Чому дзига не падає?

Незважаючи на те, що нерухому дзигу неможливу змусити стояти на гострому кінці, дзига, що обертається може стояти вертикально кілька хвилин. Обертові дзиги, аналогічно іншим обертовим тілам набувають так званий кутовий момент (момент кількості руху), величина якого залежить від розподілу маси дзиги і швидкості його обертання.

Кутовий момент відтворює обертає силу (обертаючий момент), яка змушує вісь обертового дзиги зберігати кут свого нахилу щодо вертикалі і робити коливальні рухи, що називаються в техніці прецесією. Оскільки тертя між опорною поверхнею і вуличками змушує його втрачати частину кутового моменту, дзига поступово уповільнює свій рух і падає.

Незважаючи на всю кумедність обертових дзиг, їх властивості приносять величезну користь в різних областях техніки. Найбільш важливим технічним додатком цих властивостей є гіроскоп, який схожий на великий дзига, змонтований на поворотній рамі. Надзвичайно чутливе до зміни напрямку, зухвалому його прецесію, гіроскоп є найважливішим елементом навігаційних систем літаків і морських суден і уможливив дистанційне керування системами орієнтації космічних кораблів.

Прецесія

Знаходиться під постійним впливом сили тяжіння, обертається дзига використовує свою кутову швидкість і гравітаційне тяжіння для створення бічній обертає сили. Ця сила змушує вісь власного обертання дзиги здійснювати кругові рухи (прецессировать) навколо вертикальної осі OZ. Кут нахилу осі дзиги під час прецесії збільшується в міру того як дзига втрачає свій кутовий момент.

Іграшка-перевертиш

Наведена в обертання, така іграшка перевернеться і почне обертатися на своїй ручці (правий малюнок над текстом). Секрет цього трюку полягає в розташуванні центру тяжіння. Обертові іграшки найбільш стійкі, коли їх центр тяжіння лежить високо над опорною поверхнею. Коли іграшка-перевертиш починає обертатися (лівий малюнок над текстом), її центр ваги розташований поруч з опорною поверхнею. Для підйому свого центру тяжіння іграшка повертається набік і потім стає на ручку, перетворюючи частину своєї кінетичної енергії в потенційну і прибрати набагато більшу стійкість.

Посилання на основну публікацію