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ブーメランを無重力空間で投げるとどうなるか、という実験が行われる」記事へのコメント

  •  ブーメランって、投げると空気抵抗で傾く方向に力がかかって、それが重力方向のジャイロ効果と均衡することで斜めに固定され一定の角度で曲がって、投げた場所に戻ってくるものでは。

     そして、重力がなければジャイロ効果がなくなるので方向関係なく傾き続けて、らせん状の軌道を描いてあさっての方向に飛んでいく。

    #というのが、先日この記事を見てチャットで話していたときの私の結論
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    • ジャイロ効果には重力は必要ないよ?
      •  ああ、ジャイロ効果が働かないというのは日本語がおかしいですな。
         無重力状態だと、そもそも外部からの力が一切働かないので、ジャイロ効果(回転慣性)も見かけ上発生しないという意味です。

        #厳密には、ブーメラン自身で傾こうとする力もジャイロ効果を受けるわけですが、重力と違ってブーメラン本体が回転したらその分方向がずれるので、均衡状態にはならないのではないかと。
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        しもべは投稿を求める →スッポン放送局がくいつく →バンブラの新作が発売される
        • いや、その前にジャイロ効果についての理解がめちゃくちゃ。えとね、ジャイロ効果について記号的理解しかしてないみたいだから、まずはジャイロ効果をただの慣性にまで分解して考えてみてね。あと、ブーメランの挙動は空力だけで説明できるよ。
          • by Anonymous Coward
            多分、地上でコマを回したとき、回転軸が垂直になろうとするのを
            勝手にジャイロ効果と名付けているんだと思う。

            # ジャイロスコープはおろか、地球ゴマなんかも知らないんでしょう。
            • 独楽の軸が鉛直になろうとするのもジャイロ効果の結果ではあるけどね。
              • by Anonymous Coward
                いや、大元のakiraaniが、"ジャイロ効果"="地上のコマ" 以上のことを考えつかないのだろう、ということ。

                だから、#1310479みたいに
                > 無重力状態だと、そもそも外部からの力が一切働かないので、ジャイロ効果(回転慣性)も見かけ上発生しないという意味です。
                という頓珍漢なことを書いてしまうのだろうと。

                それから、軸ものの先端が針のようだったら、通常のコマでも地球ゴマのように斜めでも安定するのでは?
                (首振り運動をさせないように、軸の先端と末端を金属のリングで固定したが地球ゴマだし)
              • >それから、軸ものの先端が針のようだったら、通常のコマでも地球ゴマのように斜めでも安定するのでは?

                たぶん安定しない。というのは独楽の軸が垂直になるのはみそすりの極限なのであって、みそすりは倒れようとする力がジャイロ効果で「先送り」されて起きるものなので。

                で、もうひとついえば地球独楽は止まっていても倒れるような構造ではないので(=重力に対して対称)そのままだとみそすりは起きない。別にみそすりしないように固定されてるわけじゃないし、みそすりな動きはできる。軸の上の方に錘を付けてそのままだと倒れるようにして回せばみそするはず。
                # あー、横倒しとかのジンバルロック状態だとみそすれないけど、その状態だと地球独楽でもないし。あと、錘はあとで取れるようにしとかないと二度と地球独楽として機能しなくなっちゃうので実験するなら注意だ。
              • by Anonymous Coward
                おまえたち地球ゴマで遊んだこと無いだろ。
                軸の端で支える限り地球ゴマだって斜めで安定なんかしないよ。
              • by Anonymous Coward
                > おまえたち地球ゴマで遊んだこと無いだろ。

                その通り。
                30年くらい前に欲しかったことがあったが、
                買いそびれてしまって。
                ということで、会社帰りに渋谷のハンズで買ってきた。
                (一番大きいNo.A)

                > 軸の端で支える限り地球ゴマだって斜めで安定なんかしないよ。

                「軸の端を支える」が、どの状態を指しているのか分からない。
                支えているとは軸受けのこと?
                軸の端とは、地球ゴマの回転する軸の両端の尖った部分のこと?
                それとも、地球ゴマのリングから飛び出た棒の先端?

                地球ゴマにはリングが2本、直交する形で固定されているけど、
                コマの軸受けが付いているほうのリングだけで立たせてみた
              • by Anonymous Coward

                にぶら下がってる話題なんだから当然、通常のコマと同じく軸の先端で支えて斜めに安定するかどうかだろう。
                もちろん地球ゴマの軸の端は露出してないから、軸受になってるネジの先だ。
                せっかく実物を入手したのだから是非とも実験してその結果を、
                そこから類推される「軸の先が針のように尖った通常の独楽」の挙動についての予想を報告して欲しい。
              • by Anonymous Coward
                > にぶら下がってる話題なんだから当然、通常のコマと同じく軸の先端で支えて斜めに安定するかどうかだろう。
                > もちろん地球ゴマの軸の端は露出してないから、軸受になってるネジの先だ。

                それなら実験するまでもなく、YouTubeに動画がある。
                http://jp.youtube.com/watch?v=feOtcwfejMU
                (リンク元は日本語版Wikipedeaの"地球ゴマ")

                結果は、軸が安定することなしに盛大に頭を振っている。
                試しにうちでやっても同じになった。

                ただし、これは「地球ゴマは軸が傾いた状態で安定しない」とは
                違うと断言できる。
                動画で分かる通り、軸受けを保持しているリングの傾きは
                テーブルから見たときに変
              • by Anonymous Coward
                つられて回転する外枠と台座の摩擦が、地球ゴマの向きを変える原動力という考察か、残念ながらそれは間違い。
                もしよければ、外枠を回転させない方法で追試してみて欲しい。
                軸両端のネジは、片方の頭にマイナスの溝が切ってある。
                その溝を水平に渡した紐にひっかけて綱渡りをさせれば、外枠は回転できない。
                軸が傾いた状態で安定するかどうか、よく観察してもらいたい。
              • by Anonymous Coward on 2008年03月14日 22時59分 (#1313428)
                基本的に#13128に書いたことと変わらないことが予想される。
                あのときはリングを直接机の上に置いたので、横方向(軸の傾きを変える方向)には安定して、
                縦方向は幅広のリングで動かないようにしていたとも言える。
                (机の表面はゴムマットが敷いてある)

                ということでやってみたが、安定しないね。
                問題点はすぐにわかった。
                ジャイロ効果が足りない。

                コマ自体は無垢の金属でそれなりの重量があるから問題ないが、回転数が足りない。
                多分、内部のコマをリングから外して単体で回せば十分な安定性を
                持つのだろうが、追加されたリングの重さを支えるだけのジャイロ効果が
                得られるほどの勢いが付属の糸では得られない。
                だから、地球ゴマ単体でも簡単に歳差運動を始めてしまう。

                #1312917で示した動画の「その3」としてYouTubeに
                http://jp.youtube.com/watch?v=hnt3_pNQHdg
                がある。

                地球ゴマの2段重ねだが、下側のコマの軸の傾きが緩やかに上のコマの重量に
                負けていることなどが見て取れるし、下のコマはリングでテーブルに接して
                いるのにクルクル回転している。

                この動画から分かることとして、
                ・下のコマは上のコマの重さに負ける程度のジャイロ効果しか持っていない。
                ・20秒の動画中でも音程の変化で分かるくらいに、コマの回転数が落ちる。
                 ジャイロ効果を見るおもちゃとしては素晴らしいが、ジャイロとして実用品に
                 組み込もうとすると軸受けの摩擦が非常に大きい。
                 上側の地球ゴマもあっと言う間に回転数が落ちて歳差運動を始める。
                ・ジャイロ効果が十分でないため、下のコマが水平面上で回転する。
                 本来なら、つるつるの面の上に置いても、最初の方向をずっと向くはず。
                ・テーブルとリングの間の摩擦に勝つほどの振動がリングに発生している。
                 加工精度もその程度。

                軸受けにベアリングを使い、もっと回転数を上げられたら斜めでも
                安定させられると思うけど、おもちゃにそれを要求する人もいないだろうし。

                # セットすると、モーターで50000rpmくらいまで回してくれる
                # スターターがあると嬉しいかも。 < 非常に危険!
                親コメント
              • by Anonymous Coward
                さっきは外枠とコマの摩擦が原因と言っていたのに、今度は重量が原因ですか?

                面倒くさいからもう書いちゃうけど、
                回転してるコマに軸を倒そうとする力を加えると、
                それは軸を押した方向に倒すのではなく、押した方向の真横に倒す力として働く、てのが答え。

                傾いた地球ゴマの片側を台座で支えると、支点と重心がずれているために、
                そこには軸をもっと傾けようとするトルクがかかる。
                ところが先の理由により回転するコマの軸にかかる力は、軸を下に傾けるのではなく、
                軸を水平に回転させる力として働いてしまう、てのが歳差運動の生じる理由。
                ちなみに実験の例では片方の軸の球状の頭

アレゲは一日にしてならず -- アレゲ研究家

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