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¿Qué sentiría un ser humano al experimentar el Dzhanibekov Flip?

El teorema de la raqueta de tenis describe el siguiente efecto: la rotación de un objeto alrededor de sus ejes principales primero y tercero es estable, mientras que la rotación alrededor de su segundo eje principal (o eje intermedio) no lo es. .

Esto da lugar a un interesante fenómeno denominado Efecto Dzhanibekov, descubierto en 1985 en una estación espacial, en el que una barra en T que gira en gravedad cero a lo largo de su eje intermedio da la vuelta mágicamente (sin que se aplique ningún par o fuerza), cf. por ejemplo este Correo de Phys.SE.

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Me he estado preguntando qué se sentiría como ser humano al experimentar la "voltereta de Dzhanibekov". Dado que los seres humanos somos asimétricos y tenemos tres momentos de inercia diferentes, deberíamos dar la vuelta si giramos alrededor del eje intermedio. Esta experiencia se realizaría, por supuesto, en el espacio (en gravedad cero). Al pensar en esto, me di cuenta de que no sentiríamos ninguna diferencia. Como el momento angular se conserva (¡tiene que ser así! no hay torsión), sentiríamos que seguimos girando igual. Y, sin embargo, otra persona que nos observara nos vería girar.

Así que mi pregunta es la siguiente: ¿Estoy pensando correctamente sobre la experiencia humana del Dzhanibekov Flip? Porque esto desafía un poco a la intuición. La barra en T de la animación de arriba está dando la vuelta. ¿No sería consciente de su giro si fuera un ser humano?

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Sivan Sigal Puntos 171

Definitivamente sentirías la voltereta en tus entrañas, con una intensidad que dependería de lo cerca que estuvieras del eje intermedio y de tu giro inicial. Aunque el principio de relatividad dice que no se puede sentir la velocidad, sí se puede sentir la aceleración con respecto a un marco inercial, en particular la rotación. Intuitivamente, tus tripas serían empujadas por la inercia, por lo que deberías ser capaz de detectar si estás girando y la dirección del eje de rotación.

No entiendo muy bien su argumento de la conservación del momento angular. Si bien es cierto en el marco de inercia del observador, esto no significa que en tu marco el momento angular (y la velocidad angular que sientes) permanezcan fijos.

Asimilando a un humano por un ladrillo (o utilizando reflejos planos aproximados), su eje intermedio sería aproximadamente la cintura yendo a izquierda/derecha. Tu momento angular comenzaría aproximadamente en esta dirección y el giro reorientaría su dirección, quedándose en tu parte delantera/trasera para terminar en la orientación opuesta. Esta variación del momento angular iría acompañada de una variación notable de la velocidad angular.

Espero que esto ayude.

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Cleonis Puntos 885

Sobre la rotación de objetos rígidos en general.

Permítanme comenzar con un caso más sencillo: un caso que se conoce generalmente como "placa oscilante de Feynmans".

La razón de discutir ese caso:
En el caso de la placa bamboleante de Feynman no hay par externo, y sin embargo la placa (si se lanza de una manera determinada) no gira de una manera simple.

(Es posible por supuesto, lanzar el plato de tal manera que gire de forma sencilla. La cuestión es que el plato no necesariamente rotar de forma sencilla).

Vídeo de Youtube con una simulación de 40 segundos: La placa oscilante de Feynman, en el marco espacial y en el marco corporal

Véase también este vídeo de youtube, con un plato realmente lanzado: La placa oscilante de Feynman

El movimiento de bamboleo es un proceso de reubicación del impulso . El impulso se transferido de una parte de la placa a otra, de forma continua. Cuando la placa lanzada se bambolea así, el tensiones internas son bastante elevados.

El movimiento de bamboleo puede continuar eternamente, pero sólo cuando no hay disipación de energía cinética. En el mundo real, los objetos siempre se flexionan un poco, y eso disipa energía cinética.

(Para un ejemplo de disipación de energía cinética que afecta a un patrón de rotación: la historia del satélite explorador I )

El efecto Dzhanibekov

El patrón de movimiento en el caso del efecto Dzhanibekov es más complicado que el patrón de movimiento en el caso de la placa oscilante de Feynman porque en el caso del efecto Dzhanibekov hay tres diferentes momentos de inercia.

Lo que el efecto Dzhanibekov tiene en común con la placa oscilante de Feynman es que el momento angular se reubica internamente. Así que hay tensiones internas significativas.

Así que..:
¿Puede un intérprete humano demostrar el efecto Dzhanibekov utilizando su propio cuerpo como cuerpo giratorio?

Si es que puede hacerse, sólo con un gran esfuerzo. (Y, por supuesto, sólo puede demostrarse en condiciones de ingravidez, es decir, a bordo de una estación espacial).

El artista tendría que girar bastante rápido, y es muy difícil mantener los miembros juntos cuando se gira tan rápido.

Además, el artista tendría que mantener su cuerpo muy rígido de lo contrario la energía cinética se disiparía. La disipación de la energía cinética cambia el patrón de movimiento, por lo que la demostración sería menos convincente.

(El ejecutante puede intentar lo siguiente: girar despacio, grabar la demostración en vídeo y reproducir el vídeo más rápido. Pero entonces el ejecutante tendría que mantener el cuerpo rígido durante mucho tiempo).

Véase también:
Vídeo de Youtube con la simulación de un objeto sometido a un movimiento de efecto Dzhanibekov. El movimiento se explica en detalle. Movimiento de cuerpos rígidos y efecto Dzhanibekov

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