Физика движения. Альтернативная теоретическая механика, или Осознание знания. Книга в двух томах. Том II. А. А. Астахов

тормозится. В идеале при возврате оси в прежнюю плоскость прецессия должна полностью остановиться, после чего начинается её новый цикл. Однако при резких колебаниях оси в переходный период, ось может не остановиться в плоскости прецессии. При этом может появиться даже обратная прецессия, что приводит даже к образованию петель нутации (см. Рис. 4.5.5в). Наличие петель как раз и свидетельствует что затухание нутаций обусловлено не только трением.

      Петля это есть не что иное, как верхняя мини нутация, обратная нижней основной нутации. Все силы и движения в верхней нутации имеют обратные знаки по сравнению с нижней нутацией. При этом петли ликвидируются за счёт точно такого же механизма, охваченного отрицательной обратной связью, как и нижняя нутация. Ну, а затухание нутаций в этом механизме происходит по закону саморегуляции механизмов, охваченных отрицательной обратной связью. Если бы в этом участвовало только трение, которое в гироскопах очень мало, то большой размах нутации сохранялся бы очень долго, чего в реальной действительности не наблюдается.

      Рис. 4.5.5

      Авторы статьи на ([битая ссылка] http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1186208&uri=page15.html), из которой заимствован рисунок (4.5.5), так же, как авторы сайта МИФИ, объясняют затухание нутаций только трением:

      «Характер траектории, по которой движется вершина гироскопа, зависит от начальных условий. В случае (рис. 4.5.5а) гироскоп был раскручен вокруг оси симметрии, установлен на подставке под некоторым углом к вертикали и осторожно отпущен. В случае (рис. 4.5.5б) ему, кроме того, был сообщен некоторый толчок вперед, а в случае (рис. 4.5.5в) – толчок назад по ходу прецессии. Кривые на (рис. 4.5.5) вполне аналогичны циклоидам, описываемым точкой на ободе колеса, катящегося по плоскости без проскальзывания или с проскальзыванием в ту или иную сторону.

      И лишь сообщив гироскопу начальный толчок вполне определенной величины и направления, можно добиться того, что ось гироскопа будет прецессировать без нутаций. Чем быстрее вращается гироскоп, тем больше угловая скорость нутаций и тем меньше их амплитуда. При очень быстром вращении нутации делаются практически незаметными для глаза. С энергетической точки зрения кинетическая энергия прецессии появляется за счет изменения потенциальной энергии гироскопа.

      Если за счет трения в опоре нутации гасятся быстрее, чем вращение гироскопа вокруг оси симметрии (как правило, так и бывает), то вскоре после «запуска» гироскопа нутации исчезают, и остается чистая прецессия (рис. 4.5.5г). При этом угол наклона оси гироскопа к вертикали (θ₂) оказывается больше, чем он был вначале (θ₁) то есть потенциальная энергия гироскопа уменьшается. Таким образом, ось гироскопа должна немного опуститься, чтобы иметь возможность прецессировать вокруг вертикальной оси».

      Однако опыт с обратным толчком, на наш взгляд, подтверждает потерю энергии массовых элементов диска именно на образование прецессии, а не только на трение. Ведь трение