Das Phänomen des Dzhanibekov-Effekts, auch als Tennisschlägersatz bekannt, ist ein Ergebnis der Standardmechanik, das die Bewegung eines starren Objekts mit Hilfe von drei charakteristischen Trägheitsmomenten beschreibt. Es wird entsprechend als Dzhanibekov-Effekt bezeichnet, nach dem russischen Astronauten Vladimir Dzhanibekov, der die Konsequenzen des Theorems entdeckte, als er 1985 im Weltraum war. Es ist auch als Tennisschläger-Theorem bekannt, weil es perfekt demonstriert wird, wenn wir einen Tennisschläger in die Luft werfen.
Drei Hauptdrehachsen
Ein starres Objekt hat drei Hauptdrehachsen – in der Tat 3 verschiedene Arten, wie Sie das Objekt drehen / drehen. Das Objekt ist nur in der Nähe der Achsen eins und drei stabil, aber um die Achse Nummer zwei instabil. Achse zwei wird auch als Zwischenachse bezeichnet. Der seltsam aussehende Effekt tritt auf, wenn der Körper um eine Achse gedreht wird, die nahe der Zwischenachse liegt. Bei einem starren Körper, der sich dreht, schwanken Trägheitsmomente um die Raum-Rahmen-Achsen ständig, wenn sich die Zeit ändert und sich der Körper dreht. Um die Beschreibung dieser Bewegung zu vereinfachen, können Sie stattdessen auch ein Koordinatensystem wählen, das sich neben dem Körper dreht. Die Eulerschen Bewegungsgleichungen, die zu Trägheitsmomenten führen, die zeitunabhängig sind.
Eine hochinteressante Verwendung der Eulerschen Gleichungen zeigt sich in der Ableitung des erstaunlichen Dzhanibekov-Effekts. Dieser Effekt oder Satz gilt für alle Fälle, in denen Trägheitsmomente in Bezug auf Hauptachsen beabstandet sind: I1 << I2 << I3. Der Satz besagt eindeutig, dass Rotationen um die Achsen l und 3 stabiler sind als um die Achse 2. Trotz der Tatsache, dass I2 im Wert sehr nahe an I3 liegen könnte. Der Satz oder Effekt kann leicht mit einem Tennisschläger demonstriert werden, daher der Name.
Sehen Sie sich den Dzhanibekov-Effekt selbst an
Um das Phänomen besser zu verstehen, ist es besser, dass die Menschen es selbst sehen. Dazu benötigen Sie einen Körper, der eine konstante Dichte hat und die Form eines rechteckigen Prismas oder einer Box hat. Fast jeder hat einen Gegenstand, der dieser Art von Körper ähnelt, zum Beispiel ein Buch!
Es ist auch charakteristisch dimensioniert, so dass alle drei Paare der Körperseiten Rechtecke sind. Dies macht die Werte der Trägheitsmomente alle unverwechselbar und leicht zu bestimmen. Sie müssen den Körper steif machen, für den Sie Gummibänder verwenden können. Dies hilft dem Körper, sich zu drehen, ohne dass die Seiten gewendet werden. Die Reihenfolge der entdeckten Werte des Trägheitsmoments für jede Achse entspricht der Länge des Querschnitts für die Buchfläche, in der die Hauptachse senkrecht steht. Folglich ist für das Buch mit der größten Dimension von Höhe, mittlerer Breite und kleinster Dicke die Achse, die den größten Wert des Trägheitsmoments hat, die Achse, wenn Sie den Umschlag betrachten und drehen, der Umschlag immer zu Ihnen zeigt.
Es kann definitiv gesehen werden, dass durch das Drehen des Buches zusammen mit allen drei dieser Achsen die Spins für die größte und die kleinste stabil sind, während die für die Mitte instabil ist, wobei das Drehen schnell zu einem Durcheinander wird.
Hier ist ein kurioses Video, das die Auswirkungen des Dzhanibekov-Effekts hier auf der Erde zeigt:
Der Zwischenachssatz
Um besser zu verstehen, worum es beim Dzhanibekov-Effekt geht, können Sie sich auch das folgende YouTube-Video ansehen. Das Video erklärt anhand von Grafiken und Bildern detailliert, wie das Prinzip funktioniert. Für alle, die Schwierigkeiten haben, die Formel mathematisch zu verstehen, könnte dieser Link eine große Hilfe sein.
Wird die Erde umkippen?
Warum haben die Sowjets Dzhanibekovs Entdeckung für ein Jahrzehnt geheim gehalten? Vielleicht lag es daran, dass eine Hypothese vorgeschlagen wurde, dass unser Planet im Laufe seiner Orbitalbewegung den gleichen Umsturz ausführen kann. Wenn Sie sich jetzt Sorgen machen, dass unser Planet die Pole austauscht, möchten Sie sich vielleicht dieses Video ansehen: