El fenómeno del Efecto Dzhanibekov, también conocido como Teorema de la Raqueta de tenis, es un resultado de la mecánica estándar que describe el movimiento de un objeto rígido con la ayuda de tres momentos clave de inercia distintivos. En consecuencia, se le denomina Efecto Dzhanibekov, en honor al astronauta ruso Vladimir Dzhanibekov, que descubrió las consecuencias del teorema cuando estaba en el espacio en 1985. También se conoce como el Teorema de la raqueta de tenis porque se demuestra perfectamente cuando lanzamos una raqueta de tenis al aire.
Tres ejes principales de rotación
Un objeto rígido tiene tres ejes principales de rotación, en efecto, 3 formas diferentes de girar/rotar el objeto. El objeto será estable solo cerca de los ejes uno y tres, pero será inestable alrededor del eje número dos. El eje dos también se conoce como eje intermedio. El efecto de aspecto extraño se produce cuando el cuerpo gira alrededor de un eje que está cerca del eje intermedio. Para un cuerpo rígido que está girando, los momentos de inercia alrededor de los ejes del marco espacial fluctúan continuamente a medida que el tiempo cambia y el cuerpo gira. Para simplificar la descripción de este movimiento, también puede elegir un sistema de coordinación que gire a lo largo del cuerpo. Ecuaciones de movimiento de Euler que resultan en momentos de inercia independientes del tiempo.
Un uso muy interesante de las ecuaciones de Euler se puede ver en la derivación del asombroso Efecto Dzhanibekov. Este efecto o teorema se aplica a todos los casos en los que los momentos de inercia con respecto a los ejes principales están espaciados: I1 << I2 << I3. El teorema establece claramente que las rotaciones alrededor de los ejes l y 3 son más estables que alrededor del eje 2. A pesar del hecho de que I2 podría estar muy cerca de I3 en valor. El teorema o efecto se puede demostrar fácilmente usando una raqueta de tenis, de ahí el nombre.
Vea el Efecto Dzhanibekov por Sí mismo
Para comprender mejor el fenómeno, es mejor que la gente lo vea por sí misma. Para esto, necesitará un cuerpo que tenga una densidad constante y tenga la forma de un prisma rectangular, o una caja. Casi todo el mundo tiene un artículo que es similar a este tipo de cuerpo, por ejemplo, un libro!
También está dimensionado de manera característica para que los tres pares de los lados del cuerpo sean rectángulos. Esto hace que los valores de los momentos de inercia sean distintivos y fáciles de determinar. Es necesario hacer que el cuerpo sea rígido, para lo cual puede hacer uso de bandas elásticas. Esto ayudará al cuerpo a girar sin que las páginas se volteen. El orden de los valores descubiertos del momento de inercia para cualquier eje corresponderá a la longitud del transversal para la cara del libro en la que el eje principal es perpendicular. En consecuencia, para el libro con la dimensión más grande de altura, ancho medio y grosor más pequeño, el eje que tiene el valor más grande del momento de inercia es el eje, cuando si miras la cubierta y la giras, la cubierta siempre está orientada hacia ti.
Definitivamente se puede ver que al girar el libro junto con los tres ejes, los giros para el más grande y el más pequeño son constantes, mientras que los para el medio son inestables, y el giro se convierte rápidamente en un desastre.
Aquí hay un curioso video que muestra los efectos del efecto Dzhanibekov aquí en la Tierra:
El Teorema del eje Intermedio
Para comprender mejor de qué se trata el Efecto Dzhanibekov, también puede echar un vistazo al siguiente video de YouTube. El video explica con gran detalle, con la ayuda de gráficos e imágenes, cómo funciona el principio. Para todos aquellos que tienen problemas para entender la fórmula matemáticamente, este enlace podría ser de gran ayuda.
¿La Tierra se va a Voltear?
¿Por qué los soviéticos clasificaron el descubrimiento de Dzhanibekov durante una década? Tal vez fue porque se propuso la hipótesis de que nuestro planeta en el curso de su movimiento orbital puede ejecutar el mismo vuelco. Si ahora está preocupado por los polos de intercambio de nuestro planeta, es posible que desee ver este video: