Visa fråga/svar

 

Kraft-Rörelse [15047]

Fråga:
Rena snurren!
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Jag har upptäckt ett underligt fenomen som uppstår om man limmar fast en femtioöring på en femma så att kanterna ligger i line, alltså kant i kant.

När man så sätter snurr på de ihoplimmade pengarna tycker man ju att den del som är tyngst bör hålla sig mot underlaget som pengarna snurrar på, men så är inte fallet. För om man sätter igång snurren med det tungre partiet nerår vänder sig pengarna efter en stund så att den del där fentiöringen och femman är kant i kant hamnar uppåt.

Hur kan detta komma sig? Man tycker ju att den del som är tyngst bör snurra så nära underlaget som möjligt och inte vända sig och snurra med den tyngsta delen uppåt.

Vad är förklaringen?
/Andereas F, Ej studerande, Stockholm

Svar:
Andereas! Mycket intressant observation! Vi har testat experimentet och resultatet är exakt som du beskriver det.

Jag tror vi har att göra med samma fenomen som för snurran Tippe-Topp på bilden längst ner, övre raden. Om man sätter snurr på den med handtaget uppåt (som på vänstra bilden), kommer den efter ett tag börja precessera (rotationsaxeln roterar kring en normal till bordsytan) med större och större amplitud för att till sist ställa sig på skaftet (som på högra bilden).

Här är en animerad version av Tippe-Topp (uppdatera sidan för att starta om):

Bilderna nederst visar en snurra som är mycket lik din myntsnurra. Den uppför sig på samma sätt: den extra tyngden förflyttar sig efter en stund upp till toppen av snurran.

Förklaringen är ganska komplicerad, och jag kan här bara antyda vad orsaken är.

En "normal" snurra har en spetsig botten medan denna snurra har en rund. En klassisk snurra kan också börja precessera (se länk 2 för en detaljerad diskussion om precession), med den vänder aldrig helt. För en ideal (utan friktion) snurra måste rörelsemängdsmomentet och rotationsenergin bevaras.

För vår vändande snurra (och Andereas mynt) är det uppenbart att tyngdpunkten ligger högre i det senare läget än i startläget. Snurrans potentiella energi har alltså ökat. Energin för detta tas från rotationsenergin - snurran roterar långsammare i det omvända läget.

Men hur var det nu, skulle vi inte bevara rörelsemängden? Nej, det behöver vi inte om vi har friktion - bevaringslagen gäller bara ett isolerat system. Det är friktionen mellan snurrans botten och bordsytan som dels bromsar upp rotationen men också orsakar en kraft som orsakar ett vridmoment (friktionskraftens angreppsriktning går inte genom snurrans tyngdpunkt) som får snurran att vrida sig så att den till slut tippar över.

Hans-Uno Bengtsson beskriver fenomenet i detalj och matematiskt i sin bok Fysik för akrobater. Se även gyroskop för mer om snurrande objekt och fråga 165 om Tippe-Toppen.



/Peter E

Nyckelord: rörelsemängdsmoment [12];

1 http://www.4physics.com/phy_demo/top/top.html
2 http://science.howstuffworks.com/gyroscope.htm

*

 

 

Frågelådan innehåller 7277 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2018-05-19 11:03:01.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.