Anti-yerçekimi çarkı mı?
Bu yüzden, yerçekimine "meydan okuyor" gibi görünen bir dönen tekerlek üzerinde bazı YouTube videoları izliyordum. Yaratıcı bunun üzerine iki video yaptı, ilki tekerleği gösteriyor, ikincisi ise açıklama girişimiyle. Videoların isimleri var:
"Anti-Yerçekimi Çarkı mı?" Veritasium tarafından
Veritasium'dan "Anti-Gravity Wheel Explained"
Özellikle beni rahatsız eden ikinci video. Sanki dönerken ve hareket halindeyken tekerleği kolaylıkla başının üzerine kaldırabiliyormuş gibi görünüyor, ama dönmediğinde ya da devinmeden, o zaman ağırlığı başının üzerine kaldırmak için çabalıyor. Bunu, bir şekilde çarkı doğal devinimden daha hızlı hareket etmeye zorlarken "kendi kendini yukarı kaldırması" olarak açıklıyor. Ama bu açıklamayı gerçekten anlamıyorum. Bana göre, bir sistem üzerindeki toplam dış kuvvetin (bu durumda tekerlek) toplam kütle çarpı kütle merkezinin ivmesine eşit olduğunu belirten Newton'un ikinci yasasını ihlal ediyor gibi görünüyor. Şimdi, tekerleğin kütle merkezi açıkça yukarı doğru gidiyor, yani onu kaldırması gereken bir dış kuvvet var. Bu nedenle, tekerlek "kendisini" kaldıramaz, çünkü bu dış kuvvet değildir, sadece iç kuvvetlerdir.
Bu fenomenin Magnus kuvveti (bir dış kuvvet) yüzünden gerçekleştiğini sanıyordum. Bu aynı zamanda, tekerlek kaldırıldığında toplam ağırlığının neden fazla değişmediğini de açıklar. Ancak videoda verilen açıklama bu değil. Öyleyse bu fenomen için doğru açıklama nedir?
Yanıtlar
Veritasium'un (Derek Muller) sunduğu açıklama girişiminin ikna edici olmadığını kabul ediyorum.
Şimdi, dönmeyen tekerleği kaldırma hareketini dönen tekerleği kaldırmakla aynı yapmak kolay değildir. Dönen tekerlek durumunda, asansörün ritmini belirleyen bir presesyon hızı verilir. Derek ayaklarını yerde tutar, vücudunu çubuğun oryantasyonuna uyacak şekilde hareket ettirmez, bu nedenle ağırlık, kaldırma sırasında omzunun kas grubunun üzerine geçer.
Aslında, dönen tekerleği kaldırmak için gereken kuvvet, dönmeyen tekerleği kaldırmak için gereken kuvvet ile aynı olmalıdır.
(Bunun deneysel olarak doğrulanması aslında oldukça aldatıcı. Normal jiroskopla masa üstü düzeneği oluşturan birinin videosunu gördüm. Ölçüm okuması biraz yukarı aşağı sallandı, ortalamasını alması gerekiyordu. Derek bunu dev çarkla dener. , ancak kullandığı kurulum yeterince kararlı değil.)
Her neyse, en iyi tahminim şu ki, çıkrık kaldırılırken Derek'in kolu vücuduna göre hareket ediyor, yükü kastan kasa kaydırıyor, oysa diğer kaldırmada sadece belirli bir kası öldürüyor. Tek elle kaldırma için bir halterle bu hareket akışını gerçekten kopyalamaya çalışmalıydı.
Tek elle kaldırma için halterle denedim. Sağ kolumla kaldırarak halterin saat yönünde dönmesini sağladım. Halteri kaldırmak bu şekilde yapılabilirdi. Sonra kolumla vücuduma sabit bir açıyla kaldırmayı denedim. Bu çok daha zordu. En iyi tahminim: Vücudunuza göre farklı yatay açılarda, üst kolunuz farklı bir dikey açı ile optimum kaldıraç gücüne sahiptir. Muhtemelen bu kas bağlarının yerleşimine bağlıdır. Görünüşe göre, rotasyon, tüm kaldırma boyunca iyi bir kaldıraca sahip olduğunuz bir yol izliyor. Tersine, kolunuzla vücudunuza sabit bir yatay açıyla kaldırmaya çalışırsanız , kaçınılmaz olarak zayıf bir kaldıraçla dikey bir açıya çarparsınız.
Ek açıklamalar (bu cevabın ilk gönderilmesinden 3 saat sonra):
Derek Muller şunları söyler : dönme ekseni yatay düzlemde olan bir jiroskop tekerleğiniz varsa (dolayısıyla yerçekiminden bir tork elde ederseniz), o zaman tekerleğe bir doğal presleme hareketinin üzerindeki fazlalık, çark tırmanacaktır. (Tersine, doğal ön işleme hareketine karşı bastırdığınızda tekerlek aşağı inecektir.) Derek, çıkrık kaldırmanın neden daha az zor olduğunu hissettirdiğini olası bir açıklama olarak sunuyor.
Önerilen bu açıklama işe yaramıyor. Bunun nedeni: itmeyi bıraktığınız anda bu olur: çarkın devinim hızı doğal presesyon hızına geri döner. Ayrıca, Derek hiç itmezse, basitçe dikkatlice serbest bırakırsa, tekerlek kendi kendine doğal devinim oranına girecektir.
Toplamda: Derek'in itme kolu, kaldırma koluna biraz yardımcı olabilir, ancak itme kolu serbest kaldığında bu destek kesilir. Bu noktada tekerlek hala Derek'in dirsek seviyesinin altında.
Bu arada, bu hata kendi başına durmuyor Derek'in bir hata ile jiroskopik devinim hakkında başka bir videosu var.
Jiroskopik devinim hakkında video 2:47 video içine
Bisiklet tekerleğini çoktan döndürdükten sonra bıraksam ne olur, bu durumda bisiklet tekerleği zaten bu şekilde açısal momentuma sahip olur ve böylece bu şekilde iten bir tork aslında bu açısal momentumu bu yönde döndürür.
(Yanlış anlaşılmayı önlemek için: Bu iddiayı yapan tek kişi Derek değil; iddia ondan kaynaklanmıyor.)
Buradaki öneri, yerçekiminden gelen torkun yeniden yönlendirilerek aşağı doğru hızlanma yerine bir devinime neden olmasıdır . Sorun şudur: eğer durum buysa, o zaman devinim hızlanacaktır; sürekli bir kuvvet hızlanmaya neden olur. Ancak bildiğimiz gibi: çarkın belirli bir dönüş hızı ve belirli bir tork verildiğinde, buna karşılık gelen sabit bir devinim oranı vardır. Öyleyse: yerçekiminden gelen torkun yeniden yönlendirildiği önerisi , hareket yasalarını ihlal ediyor.
Jiroskopik devinim mekaniğinin tartışması için 2012 cevabıma bakın, soru şu: Bir jiroskopun devinim yönünü ne belirler?