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コマの歳差運動で、回転軸に働く重力のモーメントが垂直方向になるのはなぜでしょうか?また、そのわかりやすい例などがあれば教えて頂けると幸いです。

教えて!goo グレード

A 回答 (4件)

これは「一見不思議」な現象なので、直感的には理解しづらいですね。


でも、現実の現象はそうなっている、ということなのです。

「重力は何故働くのか」「地球と物体の間にはなぜ万有引力が働くのか」ということに答えられる人がいないのと同じようなことでしょう。

下記の EMAN さんのサイトに、直感的に分かりやすい説明があります。
読んでみてはいかがでしょうか。

https://eman-physics.net/dynamics/gyro.html
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この回答へのお礼

直観的に理解しづらいと明記して頂いて大変参考になりました。
慣性で説明するの分かりやすいですね。
ありがとうございました。

お礼日時:2022/04/11 16:11

回転するコマには、回転軸を傾けても元に戻る仕組みがあります。

その為に、回転するコマは倒れません。これは、歳差運動のみでは説明出来ません。
これには、地球の重力が大きく関係しています。回転するコマが、斜めに傾いた状態を考えて見ます。コマの半分は、上から下に落ちる回転となります。残りの半分は、下から上に上がる回転となります。落ちる半分は軽く、上がる半分は重くなります。
これは、遊園地の乗り物を思い出せば、分ると思います。円盤の上に座席があり、円盤が回転しながら様々な方向へ傾く乗り物があります。その時、上から下に落ちる時は体が軽くなり、座席から浮き上がる様に感じます。逆に、下から上がる時、座席に体が沈みこみ重くなった様に感じます。つまり、落ちる時は座席を余り下に押さず、上る時には座席を強く押すのです。
回転するコマも、同じことが言えます。半分は軽く、半分は重くなるので、重い方に傾きます。単純に表現すると、傾いた方向から、コマの回転方向に90度先に行った部分が重くなり、逆に90度戻った部分が軽くなります。従って、回転するコマが一旦傾くと、傾いた方向とは90度先の方向へ傾きが移動して行く仕組みがあります。
この為に、回転するコマは傾いても、そのまま倒れてしまうことはなく、傾きを修正し起き上がるのです。そして、傾いたコマは、回転軸がくるくると回る動きをするのです。回転が速くなると、大きく傾く前に起き上がる力が強く働き、回転軸のくるくる回る動きは小さなものとなり、安定して回転するようになります。
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この回答へのお礼

なるほどです。そんなことが起こっているのですね。ありがとうございます。

お礼日時:2022/04/14 22:07

回転の角変位→角速度→角加速度、そして角運動量とその変化率


…すべて右ねじの進む向きの(軸性)ベクトルとして定義されます。

そこで、回転を支配する作用である力のモーメントも「ベクトル積」
作用点への位置ベクトル×力
という(軸性)ベクトルとしてとして定義されます。

回転運動にかかわる量をすべて右ねじの進む向きのベクトルとして表現するのは、数学的便法と考えてよいと思います。回転運動の表現がきわめて簡明になるすぐれた「発明」といえます。

ちなみに「偶力」は、回転を加速する作用を2つの等しく逆向きの力で表現したものです。偶力のモーメントは、2力のセットと考えなくても、通常の力のモーメントと同じです。

https://hamaguri.sakura.ne.jp/koma12.html
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
なんとなくわかる気がしますが、回転軸に働く重力のモーメントのベクトルの方向が垂直方向になるのがイメージできません。。

お礼日時:2022/04/10 09:43

重力は、あらゆる物体に垂直に働きます。

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この回答へのお礼

それはわかります。

お礼日時:2022/04/10 09:39

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