вертикально невозможно: она всегда будет незаметно наклонена в сторону. На рис. 6.10 мы видим, что вес юлы уже не направлен вдоль вертикальной оси, проходящей через точку О, поскольку масса юлы смещена относительно этой оси. В результате вес вызывает момент силы относительно точки О, в то время как реакция поверхности по-прежнему не вызывает никакой силы: вес старается заставить юлу вращаться, то есть заставить ее упасть. В этом случае говорят, что вертикальная юла находится в неустойчивом равновесии.
Происхождение гироскопического эффекта
В подобном опыте нет ничего удивительного! Но каждый знает, что, когда мы заставляем юлу быстро вращаться вокруг своей оси, она стоит вертикально и не падает. Однако на нее по-прежнему действуют только две силы: реакция поверхности, которая не вызывает никакого момента силы, и вес. Так почему же вес больше не может заставить юлу упасть, если он действует так же, как на рис. 6.10?
Чтобы это понять, временно обратимся к примеру вертящегося колеса, которое мы попытаемся заставить вращаться на острие, а затем вернемся к юле.
Предположим, что мы прикладываем противоположно направленные силы с двух сторон колеса, как видно на рис. 6.11: эти силы производят момент, который стремится заставить колесо вращаться. На первый взгляд кажется, что ось колеса должна отклониться влево (➙ рис. 6.11.а), на практике это происходит, если колесо не крутится. Но если колесо вращается, результат этого действия совершенно иной. Возьмем небольшой сегмент колеса, первоначально расположенный в точке А (➙ рис. 6.11.b): из-за приложенной силы этот сегмент колеса поднимется кверху по пути к точке В. Но сила, направленная вверх, продолжает действовать и за пределами точки В до самой точки С, то есть отклонение вверх будет максимальным в точке С, а не в точке В. Только после точки С действие силы меняет направление вниз, то есть сегмент опустится, достигнув самой низкой точки в А.
В конечном итоге мы видим, что ось качнулась в нашу сторону (точка С самая высокая, точка А самая низкая), а не влево. На первый взгляд такой результат кажется нелогичным, но мы видим, что понять это будет легко, когда мы представим себя на месте колеса и просто проанализируем действие этой силы.
Эффект, которого мы добились, называется гироскопическим. Он предполагает, что вращающийся объект, подверженный действию двух сил (то есть «моменту»), вращается вокруг своей оси в направлении перпендикулярном действию этих сил.
Рис. 6.11 – Вращение колеса, подверженного действию двух сил
Влияние на движение юлы
Возьмем опять пример с юлой и предположим, что она слегка наклонена относительно вертикальной оси (➙ рис. 6.12). Вес выступает моментом силы, который должен был бы, по идее, заставить ось юлы качнуться влево, пока она не упадет на землю. То есть ситуация идентична примеру с колесом, которую мы рассмотрели выше (➙ рис. 6.11). Мы можем из этого заключить, что вес стремится
