Hvorfor rejser et snurrende æg sig?

Hvis et hårdkogt æg spindes hurtigt nok på et bord, den vil langsomt stå oprejst, mens den fortsætter med at snurre. Selvom det snurrende æg rejser sig på grund af friktionskraften mellem ægget og bordet, den fulde forklaring involverer et relativt komplekst sæt ligninger. I et forsøg på at forklare begreberne til et bredere publikum, fysiker Rod Cross ved University of Sydney har søgt en enklere forklaring på opkomsten af ​​et snurrende æg.

"Spindende æg er blevet undersøgt i mere end 100 år, men der har ikke tidligere været en simpel forklaring på stigningen, enten af ​​snurrende æg eller tippetoppen, " fortalte Cross Phys.org . "Den væsentlige fysik kan ikke formidles til en bachelorstuderende eller til en fysiklærer ved at forklare, at et æg rejser sig, fordi ligningerne forudsiger, at det vil stige.

"En del af problemet er, at der ikke har været nok eksperimentelle målinger til at fastlægge de separate roller af glidende og rullende friktion i at få ægget (eller tippet) til at hæve og derefter få det til at stoppe med at hæve, hvis det ikke drejes hurtigt nok ."

I forsøg med en solid aluminiumsfæroid, Cross demonstrerede en vigtig egenskab ved det snurrende æg, hvilket er, at det forudsætter (dvs. roterer) om to forskellige akser. Den åbenlyse rotation er den i den retning, den drejer, om den lodrette akse. Ægget roterer også om en vandret akse, når det rejser sig på sin ende.

Den nye undersøgelse viser, at rotation om den vandrette akse skyldes præcession, og at selve præcessionen skyldes den vandrette friktionskraft. Hvis ægget begynder at rulle, så falder friktionskraften til nul og ægget holder op med at hæve sig.

På den anden side, det roterende ægs præcession omkring den lodrette akse er forårsaget af normalkraften (fra bordet skubber op på ægget), snarere end friktion.

Eksperimenterne bekræftede også en anden beslægtet egenskab ved det snurrende æg:jo hurtigere ægget spinder, jo mere lodret står den. Hvis ægget snurrer for langsomt, det vil slet ikke stige. Igen, forklaringen kan spores tilbage til friktionskraften, da langsom rotation får ægget til at rulle i stedet for at glide og rejse sig.

Cross fandt også lignende forklaringer på vendingen af ​​en tippetop og det langsomme fald og hurtige præcession af spindende mønter.

© 2018 Phys.org