VIDEOPOKUSY


SETRVAČNÍK

 

Tento pokus ukazuje zvláštní chování rotujících těles.

 

Těleso, které se otáčí kolem pevného bodu, se nazývá setrvačník. Běžný hovorový název „setrvačník“ používáme pro rotačně symetrické těleso, které má výrazně největší moment setrvačnosti vůči rotační ose a tím také při rotaci velkou kinetickou energii (látka tělesa je rozložena symetricky kolem osy otáčení a přitom co nejdále od osy).

Moment setrvačnosti , kde jsou hmotnosti bodů, z nichž se těleso skládá a jsou vzdálenosti bodů od osy. Kinetická energie rotujícího tělesa, kde je úhlová rychlost otáčení.  

 

Osa setrvačníku (osa rotace), který se otáčí, zachovává v prostoru stálý směr, pokud na setrvačník nepůsobí vnější síly (nemění se moment hybnosti setrvačníku – součin momentu setrvačnosti a úhlové rychlosti.).

Ve videoukázce setrvačník není izolovaný, ale nachází se v tíhovém poli Země.

 

POKUS

Pomůcky: kolo zavěšené za střed na provázku

 

Když demonstrátor neroztočené kolo pustí, spadne působením tíhové síly, visí na provázku. Po roztočení kola pozorujeme zajímavý efekt – kolo se točí dokola a nepadá.

 

 

 

Poznámka:

Využití vlastnosti setrvačníků neměnit při rotaci polohu:

 

Setrvačníky se užívají k navigaci, určování směru a stabilizaci především v letadlech a lodích. Jedná se o tzv. gyroskopické přístroje s rychle se otáčejícím setrvačníkem, které  jsou založeny na vlastnosti setrvačníku neměnit při rotaci polohu a tím dávají informaci o orientaci dopravního prostředku v prostoru.

 

Gyrokompas (setrvačníkový kompas) je nemagnetický přístroj ukazující S-J směr nezávisle na geomagnetickém poli (magnetickém silovém poli Země) a tělesech ze železa (např. trup lodi). Tím zastupuje klasický kompas s otočnou magnetkou, kde je určování světových stran zkresleno (magnetické póly nesouhlasí přesně s póly geografickými, …)

Umělý horizont je přístroj, který bez ohledu na polohu stroje, v němž je zamontován, a bez ohledu na síly, které na něj působí, ukazuje trvale polohu rovnoběžnou s přírodním horizontem. 

Poloha setrvačníku je vyznačena na ukazateli přístroje jako symbol letadla nad čárou symbolizující horizont. Pilot se snaží uvést oba ukazatele do rovnoběžné polohy.

Zatáčkoměr je přístroj ke kontrole exaktního sklonu letadla v zatáčce nebo k indikaci nežádoucí šikmé polohy při rovném letu

Sklonoměr – přístroj udávající úhel podélného nebo příčného sklonu letadla

 

Vlastnost setrvačníku se uplatňuje také u letu střely, která je při výletu z hlavně se závity roztočena. Díky tomu drží osu rotace – směr letu.

Stabilita rotujících kol umožňuje jízdu na kole (je udržován směr jízdy).