очень хороший пример для понимания того, что происходит с небалансированным колесом в автомобиле, - я бы показывал его всем в автосервисе, вместо рекламы. Спасибо!

Идея со светодиодной лентой - это гениально. Безумно красивая картинка. А обруч взмывает, потому что груз становится центром вращения, при этом при большой начальной скорости диска ему хватает энергии, чтобы оторваться от земли

Так из-за инерции и моментов сил. Груз когда поворачивается на ободе приобретает не только вращение вокруг центра обруча, но и вокруг собственного, этот момент затем и выворачивает более легкий обруч над грузом и соответственно выбрасывает его вверх.

0:22 / 6:34 Можно совсем убрать проскальзывание. Обмотать диск ниткой, концы которой привязать к краям стола.

Фантастика! Как много всего оказывается есть в простейшем примере.

Фактически наблюдаем то же, что и в случае броска упругого мяча с усилием в пол. Он подпрыгнет выше, чем уровень, с которого его запускали. При таком вращении колеса оно, взаимодействуя с поверхностью, работает как пружина, накапливая энергию за счет пущенного с усилием груза. В результате сила реакции опоры выталкивает колесо с грузом вверх

вот что нужно смотреть школьникам и не только, понимание, наблюдение, а еще очень понятным языком расказанно... учение свет, не учение

Здравствуйте! С Новым годом! Классно и поучительно. 😊

Для опыта можно намотать на обруч две нитки в разные стороны, и закрепить другие концы ниток на краях стола, чтобы одна нитка наматывалась, а другая разматывалась. Таким образом полностью устраним проскальзывание, и посмотрим, будет ли обруч подпрыгивать. И в центре полистирол много круга вырезать отверстие побольше для облегчения.

Центробежная сила смещённого центра массы

С Новым Годом! 🎉

Спасибо большое за труды и информацию

Супер! Как раз мне надо было объяснение одного явления в своей теории движений, теперь я понял почему, спасибо

Придумал модификацию. Обруч катается по инерции внутри цилиндра вдвое большего радиуса. Гравитации нет. Тогда груз движется по прямому отрезку туда-сюда. Теперь для отрыва, кажется, нет причин. При желании можно предотвратить отрыв при помощи дополнительной механической связи. Что получится? Предполагаю, груз будет как бы «биться» о стенки цилиндра, «отскакивая» от них за счет перехода Ек в Еп деформации. Если масса груза намного больше массы обруча, между крайними точками груз движется равномерно и прямолинейно.

Вообще подпрыгивание элементарно объясняется тем, что колесо крутится вокруг общего с грузом центра масс. И при достаточной разнице и угловой скорости это таки произойдет.

Можно решить в модели проблему с выносом веса на край. Вместо диска - шестерня , один из зубьев которой утяжеленный. Катить тоже её по зубчатой развёртке.

На основе этого эффекта основаны некоторые трюки в велоспорте и скейтинге

Хм, а в чём парадокс обруча и грузика? Первый раз об этом узнал посмотрев ролик, всё как бы естественно и логично. Чувства волшебства не появляется от увиденного :))

Здравствуйте Андрей! С Новым Годом! ⛄

Вот то что он взлетает это прям круто. Казалось бы такая простая штука, что тут обсуждать. А нет. Кстати это показывает зачем балансировать колеса на машине и почему бъет руль

Сработал как катапульта. Кстати когда сделал и баловался с катапультой, иногда груз не отцеплялся от прящи, то установка взлетала разом с грузом почти верх вертикально.

Можно немного усложнить опыт))) Чтобы коэффициент трения был действительно 1 на протяжении всей траектории качения "обруча". Для этого надо, чтобы поверхности стола и обод обруча были с зубьями по типу "шестеренка-зубчатая рейка". Как тогда поведет себя обруч с грузиком?

С Новым Годом!!!

Просто инерция. Когда колесо катится и груз в процессе вращения поднимается вверх, он приобретает скорость, а поскольку основная масса сосредоточена именно в грузе, он продолжает своё движение в том же направлении по параболе. Но в определённый момент колесо начинает прокручиваться вокруг центра масс в грузе и создаётся иллюзия резкого подскока, однако на самом деле его нет - центр тяжести всё так же движется по параболе с начальной скоростью под углом к горизонту. Такая же иллюзия возникает и при прыжке Майкла Джордана к кольцу, кажется будто он летит горизонтально, но центр тяжести всё также движется по параболе.

Для того чтобы обруч о оторвался от стола, груз в точке отрыва должен был задержаться и стать ось вращения, иначе он просто притормозит обруч по дуге идя назад, подпрыгнуть мог лишь если груз расположен жёстко на внешней стороне, и обруч как на кочке подпрыгнул бы на нем. Это задача двух тела общей осью, а не приоритетной обруча.

С Новым годом!

Здорово

смещение центра тяжести, сам груз взлетает потому, что кривую движения ему придёт как раз сам обруч, и отталкивается он от земли за счёт того, что груз снизу идёт наверх по траектории, которую ему придаёт обруч. обруч является ТРАЕКТОРИЕЙ центра тяжести + инерция. попробуйте сделать сам этот центр тяжести ВРЯЩАЮЩИМСЯ, скажем что бы сам по себе груз прокручивался на подшипниках. но самое интересное будет, если сам груз будет вращаться под принуждением, как электродвигатель )))

Нечего комментировать - тут и так всё понятно! 🌚

Надо было в "живой физике" еще и траекторию грузика визуализировать, очень интересная картинка получается, много чего можно там обсудить. Например, смещения положения "клювика" - самой нижней точки на траектории. Там и квазипериодичность, и проявления динамического хаоса, и критические явления в динамике в зависимости от коэффициента трения...

это магия сто проц :)

Шикарно

И всё-таки интересен изначальный парадокс, а не вариации. Берём две направляющие, невесомый обруч. Обеспечим абсолютное сцепление внизу, абсолютное скольжение вверху. Что в итоге по энергиям-то выйдет?

Напомнило поиск центра тяжести палки, когда точки опоры сдвигают от краев к середине.

Можно использовать две шестерни и две зубчатые рейки. Ось соединяющую шестерни расположить как можно ближе к краю, а груз соеденить с её серединой с помощью второго стержня. Такая модель исключит проскальзывание "обруча", но даст возможность отрываться от реек вверх. Также можно будет добиться чтобы центр тяжести груза был на делительной окружности шестерни (краю обруча). Зубчатый венец и рейку можно изготовить из ремня зубчатой передачи.

присоединяйтесь к "Созидательному обществу" такие люди как вы уже там.

Попробуйте сделать груз свободновращающимся в точке крепления к ободу, тогда по идее обруч не должен подпрыгивать.

Всё просто, мы запускаем такой обруч у которого смещён центр тяжести по столу, так как он крутиться, возникают центростремительные силы, так как центр тяжести смещён, его сначала вдавливает в стол, а потом подкидывает

1:58 говорите что грузик должен соскальзывать без трения, следовательно в примере Джона Литлвуда грузик должен крепится на собственной оси вращения, со свободным вращением вокруг своей оси

Предлагаю уважаемым экспериментаторам разобрать эффект виртуального трамплина при спуске слаломистов (спортсменов-горнолыжников) с поворотами по гладкому склону. В выходе из поворота горнолыжник испытывает эффект трамплина, при том, что склон не имеет выступов либо впадин.

Напоминает подброшенный молоток... Когда бросаешь первый раз, так не поймать. Ведёт себя совершенно не ожиданно.

Здравствуйте, Андрей! Сделайте, пожалуйста, такой же опыт, только груз закрепите к обручу через подшипник. Что будет в этом случае?

рычаг потому что, после момента прихода груза в нижнюю точку момент вращения самого диска геометрически возрастал при приближении грузика от высоты радиуса диска до прихода его в нижнюю точку. и вот тут то и наступил рычаг сил - максимального момента вращения диска и сильно инертного грузика находящегося в нижней точке - диск своим радиусом вращения рычагует на грузик. и происходит аналог кручёной подачи в теннисе) или аналогичное происходит при втором отскоке косо брошенного каучукового шарика

Отсутствие проскальзывания легко обеспечивается зубчатым колесом и зубчатой рейкой вместо стола. Возможно, что там колесо взлетит и без толчка.

не только обруч с грузилом, но и L-образный бумеранг с грузилом может рикошетить от твёрдой земли почти вертикально

А с какой разницы в соотношении масс груз/диск начинает проявляться эффект подпрыгивания? 🤔

Если по уравнению сохранения энергии скорость должна быть, а из кинетических соображений она не должна быть, значит произошло что-то из двух: за кон сохранения здесь не сохраняется и вся энергия рассеивается в тепло в нижней точке, как при вертикальном падении на стол (но из опыта, это не совсем так); нижняя точка является сингулярной, при которой угловая скорость обруча стремится к бесконечности (при стремлении его массы к нулю). Но т.к. в реальность это невозможно, происходит что-то, что не позволяет этого сделать: скольжение, изгиб, слом и пр. P.S. ну а вверх обруч взлетает, потому что груз при прохождении нижней точке движется вверх по касательной траектории (зеркальной к 2:20) и обруч не может изменить его движения, т.к. не может "тянуть" его вниз.

груз типа падает и подпрыгивает, увлекая за собой диск типа как мячик быстро падает выше подпрыгивает медленно падает вообще не подпрыгивает

Чтобы обеспечить лУчшее сцепление, обруч надо заменить на шестеренку, а на поверхности нанести ответные цубцы. Тогда проскальзывания не будет. И парадокс придется природе решать по-другому.

Отсутствие проскальзывания можно обеспечить за счет зубчатого сцепления (шестерня + зубчатая рейка). Можно придумать и как удержать колесо от подпрыгивания при помощи вспомогательных деталей. И как тогда решить парадокс? Думаю, начальная Еп груза перейдет в энергию деформации Еп, подобно тому, как происходит при простейшем падении груза на поверхность с последующим отскакиванием.

А теперь доводы по поводу итогового поведения обруча. По скольку есть обруч и груз обладаете массой, то 1) центр масс данного обруча будет смещён. 1) прикладывая к точке с грузом силу, мы порождаем ускорение, а значит появляется скорость (то бишь кинетическая энергия, причём приобретённая). Так как у нас движение, то центр смещения (траектории) будет зависеть от центра масс, который будет влиять на конечную траекторию. Итого, у нас есть явно более массивная точка, которая при получении силы обладает кинетической энергией большей, чем кинетическая энергия во всех остальных точках, но поскольку распределение массы и форма ограничивают возможное движение этой точки, то инерция и кинетическая энергия груза подкидывают обруч вверх. Т е, начальное состояние равновесие. Мы дали точке с наибольшей массой ускорение, общая энергия изменилась. Поскольку у груза имеется ещё и запас хода где при помощи силы тяжести скорость может увеличиться общая энергия тела в точке с наибольшей массой достаточно возрастает, чтобы в определённый момент по инерции поднять тело вверх над столом (поверхностью) Гипотетически, можно даже попробовать рассчитать дискретно эту систему и высчитать полную траекторию движения тела. Хотя я не уверен, как именно это сделать, но вычислительных мощностей машин, а также формул и алгоритмов достаточно, чтобы выполнить теоритические рассчёты данной системы

И все таки он вертится)

Увидел, что кинетическая энергия вращательного движения в момент взлёта частично переходит в кинетическую энергию поступательного движения за счёт того, что вектор момента силы тяжести грузика направлен противоположно вектору момента импульса обруча с грузиком. При этом основная масса системы сосредоточена в грузике и в момент взлёта грузик имеет скорость, направленную почти вверх. Систему можно отдельно рассмотреть как два взаимосвязанных тела: обруч и грузик. Т.к. скорость грузика направлена вверх, то он за собой устремляет и сам обруч, т.е. на центр тяжести обруча (без грузика) действует сила со стороны грузика, направленная вверх. Постепенно направление силы меняется и соответственно соответствующим образом меняется и положение самого обруча.

Прочитайте мой комментарий к ролику про эффект Джанибекова, вам всё станет понятно. Здесь вся инерциальная масса окружности(приложенная сила, слишком мала), ушла в одну точку окружности и отпрыгнула как камень от пола, так как в этой точке упора, должна окружность начать вращаться, вокруг оси груза, если она имеет массу.

Если бы на колесе было два грузика и они находились бы симметрично, то есть в диаметрально противоположных точках, такого подъёма скорее всего бы не было. То есть наш грузик теряет вес, поэтому резко поднимается вверх. Я думаю, что это происходит из-за центробежной силы, которая противодействует силе тяжести. Когда грузик приближается к нижней точке своей траектории, его скорость резко увеличивается, что можно видеть невооружённым взглядом. А раз увеличивается скорость, то и растёт центробежная сила, так как она пропорциональна квадрату скорости. Радиус кривизны траектории, от которого центробежная сила также зависит, похоже здесь меняется незначительно.

В этом видео показана ситуация, когда скорость центра инерции и центра мгновенного вращения не совпадают по направлению. В колесе, симметричном относительно центра, эти направления совпадают, а здесь нет. Кроме того, момент инерции относительно мгновенного центра вращения зависит от положения груза, значит, он уже не сводится к пропорцинальной зависимости от уголовой скорости. Все это делает эту систему отличной от стандартного колеса, движущегося по плоскости. Рассмотрение в лабораторной системе будет сложным, перейдем в систему вращающуюся относительно геометрического центра колеса. Тогда у нас остается одно поступательное движение в этой неинерциальной системе отсчета, но возникнет сила Кориолиса, действующая на груз, направленная вверх. Она подбросит колесо.

Ось вращения не совпадает с осью центра масс, и принудительное вращение стремится перейти к вращению вокруг центра масс.

Еще вариант попробовать на зубчатой поверхности, которая не допускает проскальзывания.

А если для избежания проскальзывания использовать зубчатое сцепление с поверхностью стола? А чтобы обрич не взлетал, прижимать его каким-либо образом к столу? Например, ось обруча должен скользить без трения в направляющих салазках.

Подскажите, можно ли за счёт воздушной тяги, генерировать стоячую звуковую волну через что то вроде свистка?

А момент вращения там не надо учитывать?

Какая скорость (вертикальная составляющая) будет у покоящегося груза массой 100 грамм, привязанного на веревке длиной 300 мм к вращающемуся со скоростью 10 м/с диску диаметром 300 мм закрепленному на высоте 1 метр?

Сила инерции касательного ускорения превосходит силу тяжести

Это прям мой маховик который вибрирует излишне

из-за сохранения энергии движения общего центра масс ?

Я ни разу не астрофизик, но вот мысля--- а этот опыт не объясняет ли наличие эллиптических орбит?

Происходит вращение во круг центра масс, коим в данном случае является грузик на ободе.

А если сцепление диска обеспечить зубчатым механизмом во избежание проскальзывания?

я нашел о чем вы не делали видео : почему скорость света в среде зависит от его частоты

Диск ведет себя как маятник. И в определенное время колебания сила инерции выше силы трения качения. И тогда диск проскальзывает и начинает работать сила трения скольжения а она всегда больше силы трения качения. Если же крутануть такой маятник очень сильно то мы получим совсем не маленькую силу трения скольжения и маятник подпрыгнет.

А вот допустим поверхность стола будет зубчатой рейкой, а обруч - шестеренкой. Тогда проскальзывание полностью исключено. И остается подпрыгивание

А если заменить трение на зубчатое колесо и линейную зубчатую рейку?

а разве корректно рассматривать движение массы грузика отдельно, если он жестко связан с обручем? Это раз, а два - в идеально невесомом обруче в нижней точке его поступательная скорость преобразуется в угловую. Угловую то надо посчитать.

Груз стал центром большого круга.

в следсвии возникновения углового момента скорости и центробежной силы, повышается энерция груза и как бы его масса. таким образом при достаточной скорости подлетит и железный колёсный диск от грузовика с этим же грузиком. но это не точно)

А если обруч будет зубчатым колесом. И поверхность тоже зубчатая?

А ведь это НАМЕК на возможность безопорного движения. Правда как это реализовать в реальности, проблемка.

Вы думаете, раз диск круглый - то он должен крутиться? Но на самом деле этот грузик желает двигаться по прямой, а не по циклоиде.

За счет силы реакции опоры центр момента инерции смещается вверх

Обруч поднимается в воздух из за удара груза об стол, и когда груз отлетает от стола он собой поднимает обруч.

Взлетел диск потому, что момент инерции никто не отменял.

Я снова хочу спросить, Где это программа "Живая Физика"?! Можно ли ее скачать простой смертный?

Давно смотрю Ваши видео, мой учитель физики с такой же любовью к физике рассказывал нам про физические явления, ставил експереметы, физика стала самым любимом уроком в школе, вот только школу разбомбили росияне. Как хорошо что есть в россии такие светлые люди, очень надеюсь что большинство россиян не поддерживают войну....

похоже на случай вращающегося маятника

класс!

Можно попытаться повторить опыт, запуская зубчатое колесо по зубчатой рейке

Так проскальзыаание от малой силы трения, а она от малой нормальной силы, значит старается груз поднять обруч!

А проскальзывание не может являться доказательством отрыва обруча от поверхности? А в программе можно заменить поверхность по которой катится обруч весами и посмотреть как изменится вес обруча при качении?

То что у груза внизу нулевая скорость, это не значит что у него нет крутящего момента: он двигался по окружности и продолжает по инерции вращаться, вращая за собой обруч. Интересно было бы понаблюдать за обручем, груз к которому прикреплён через подшипник.

А может, чтобы диск не проскальзывал его надо делать в виде шестерёнки, а стол в виде рейки?

Вращение вокруг центра тяжести.

Диск подлетает над поверхностью стола из-за действия центробежной силы на грузик

В конце не хватает трассировки грузика

Если бы обруч на самом деле ничего не весил, а груз не имел размеров, то он бы прокатился и ударил грузом по столу, строго вниз. Если оба упругие - подпрыгнул вертикально вверх.

"Обруч" сделайте зубчатым как шестерёнка, а на столе зубчатую планку (или что-то подобное) тогда точно не будет проскальзывать

ну очевидно же, энергия переходит в сам обруч, его скорость непостоянна

А если трение заменьть на зубчатое зацепление?🤔

Это ведь задача двух тел получается. Как две планеты или планета, вращающаяся вокруг звезды своей гравитацией ее "раскачивает", так видимо и эта точечная масса сдвигает с места объект с которым по сути взаимодействует. Только понятно не гравитацией, а жесткой связью.

А как на счёт шестерёнки вместо круга?

По моему тут всё слишком просто. Есть порог, при котором груз набирает 2 момента инерции. 1й когда груз поднимается вверх, 2й когда груз достигает нужного вращения. Вращением он поднимает весь обруч через уравновешенную точку мгновенного баланса (не знаю как правильно назвать), при этом он по инерции ещё не падает. А сложность в том, что это достигается на определённых фазах и скоростях вращения.