Spinning tops / tippe tops / gyroscopes: ¿Cómo explico la mecánica de un trompo a mis compañeros?

Answer 1

Aquí está la explicación que finalmente tuvo sentido para mí.

Imagina que estás usando una rueda de bicicleta como un giroscopio. Sostiene el eje horizontalmente en las palmas de sus manos, con una mano a cada lado del volante, de modo que el volante esté orientado como lo haría en una bicicleta. (Sus brazos actúan como la horquilla delantera de la bicicleta). Retira la mano derecha y la rueda se gira hacia la derecha desde su punto de vista. Eso es fácil de explicar; la gravedad empuja la rueda hacia abajo, creando un par de torsión alrededor del lugar donde la sujeta, de modo que la rueda se vuelque.

Ahora lo giras hacia arriba y quitas tu mano derecha, y no se vuelca. Por qué no?

Imagina una pequeña parte de la parte exterior de la rueda. Use tiza o cinta para marcar ese lugar para que la clase vea. Gire la rueda hasta que la marca esté en la parte superior y deténgala allí, luego retire su mano derecha nuevamente. La gravedad comienza a inclinar la rueda (en el sentido de las agujas del reloj, desde su perspectiva), y puede ver que la marca de tiza se mueve cuando la rueda se inclina. Se está acelerando de izquierda a derecha a medida que el eje se aleja de la mano izquierda.

Ahora, coloque nuevamente las dos manos en el eje y gire el neumático 180 grados, deteniéndolo con la marca de tiza en la parte inferior, y observe ese punto mientras quita la mano derecha. El neumático aún comienza a inclinarse hacia la derecha desde su perspectiva como antes, pero ahora eso significa que la marca de tiza tiene que acelerar de derecha a izquierda, la dirección opuesta a la que debe moverse cuando estaba en la parte superior.

Eso es todo al respecto. Cada punto en la rueda está constantemente tratando de acelerar en una dirección que permitirá que la rueda se vuelque y siga el comando de la gravedad. Pero debido a que la rueda está girando, el vector de aceleración gravitacional para cada uno de esos puntos se invierte cada media revolución. La aceleración neta es cero y el giroscopio no se cae.

También puede usar esto para demostrar una ola de coseno si su clase está lista para eso. Si asigna el vector de aceleración de izquierda a derecha del punto mientras viaja 360 grados completos alrededor del eje, tiene una aceleración positiva máxima en una dirección a 0 grados (la parte superior) aceleración cero a 90 grados, y una aceleración negativa máxima a 180 grados (abajo).

Answer 2

El estado de equilibrio de una tapa es un punto de equilibrio entre la velocidad de rotación y el balance general de la tapa. No se “mantiene” en tal estado, logra el estado y luego lo pierde a medida que su rotación disminuye.

Si giras hacia arriba una parte superior de giro (una parte superior con una masa central giratoria y un marco exterior, puedes sostener la parte superior mientras está girando. Esto te permitirá experimentar las fuerzas centrípetas y centrífugas mientras estás en juego. Puedes hacerlo fácilmente). mueve la parte superior en línea con su ángulo de rotación, pero si intentas moverte en un ángulo recto al ángulo de rotación, la parte superior luchará contra ti.

Un giroscopio (a diferencia de un giroscopio superior) se alimenta en su rotación, y generalmente está bloqueado en un conjunto de cardán, ya que no está sujeto a la pérdida de rotación (hasta que se apague, por supuesto). Un giroscopio debidamente equilibrado permanecerá orientado a un punto fijo en el espacio (ignorando la precesión, la fricción y la gravedad).

Los sistemas de navegación inercial basados ​​en la Tierra utilizan tres gryos para aislar sus plataformas estables del movimiento local, Norte / Sur, Este / Oeste y Arriba / Abajo. Las inercias basadas en el espacio solo usan dos, Norte / Sur y Este / Oeste.

La diferencia entre una tapa y un giroscopio se reduce al poder. Una parte superior tiene un tiempo limitado antes de que la fricción disminuya su rotación hasta el punto donde se pierde el equilibrio, mientras que un giroscopio girará mientras reciba potencia. Aparte de eso, son los dos mejores.