Silan Creative Commons License 2000.12.21 0 0 18
A pörgettyű működését a következőképpen értelmezhetjük. Vegyünk egy pörgettyűt, amely csaknem teljesen függőleges tengely körül forog. A tengely azonban ne legyen teljesen függőleges, hanem egy egész picit jobbra dőljön. Ha a pörgettyű nem pörögne, a gravitáció tovább döntené jobbra, és felborítaná. De mivel a pörgettyű pörög, nem ez történik. Képzeljünk el egy-egy tömegpontot a pörgettyű bal és jobb oldalán. A gravitáció a tengelyt jobb felé igyekszik billenteni, ezért a pörgettyű jobb oldalán lévő tömegpontra lefelé, a bal oldalán lévő tömegpontra felfelé mutató irányú erő hat. (Persze nem pontosan lefelé, ill. felfelé mutatnak ezek az erők, hanem párhuzamosak a pörgettyű tengelyével.) A két tömegpont ezeket az erőket azonban csak rövid ideig érzékeli, az alatt az idő alatt, mialatt átsuhan a jobb, ill. bal oldali szélső pozíción. Tehát úgy értelmezhetjük, hogy a jobb oldalon átsuhanó tömegpont kap egy rúgást lefelé, a bal oldalon átsuhanó tömegpont kap egy rúgást fölfelé. Newton törvényének megfelelően tehát az egyik tömegpont elkezd lefelé gyorsulni, a másik pedig fölfelé, és mialatt átsuhannak a két szélső (jobb és bal oldali) pozíción, szert tesznek egy kevés lefelé, ill. felfelé mutató irányú sebességre. Ha ott maradnának a két szélső pozícióban, akkor ennek nyilvánvalóan az lenne a következménye, hogy a pörgettyű dőlésszöge nőne jobb felé, és jobbra eldőlne. Csakhogy a pörgettyű forog. 90 fokos elfordulás után a két tömegpont már nem jobb és bal oldalon, hanem elöl és hátul van. Newton törvénye értelmében azonban minden test igyekszik megőrizni egyenes vonalú egyenletes mozgását, amíg külső erő ennek megváltoztatására nem kényszeríti. A két tömegpont is igyekszik tehát tovább mozogni lefelé, ill. felfelé, de már nem a jobb és bal oldali szélső pozíciókban, hanem az első és hátsó szélső pozíciókban! Képzeljük el, mi történik egy jobbra döntött pörgettyűvel, ha az elejét lefelé, a hátulját felfelé mozdítjuk! Elkezd dőlni, de nem jobb felé, hanem előrefelé! Tehát a gravitáció ahelyett, hogy tovább döntené a pörgettyűt jobbra, csupán annyit csinál, hogy a jobbra dőlést átváltoztatja előre dőlésre. Az előredőlt helyzetben persze az egész okoskodást újra el lehet mondani, és azt kapjuk, hogy a pörgettyűnek bal felé kell dőlnie. És valóban ez történik: bal felé dől, majd hátra, majd újra jobbra: a pörgettyű tengelye egy kúp mentén mozog körbe-körbe. Ezt a mozgást nevezzük precessziónak. A dolog lényege, hogy a pörgettyű forgása miatt a tengelyre ható erők olyan hatást eredményeznek, mintha éppen merőleges irányból érkezne az erő. Ennek oka az, hogy a gyorsan forgó tömegpontok az erők révén nyert sebességüket átviszik a pörgettyű más részeire, és ott mozdítják el a pörgettyűt.

Miért fejt ki jelentős ellenállást egy forgó biciklikerék vagy porszívó a forgástengely elforgatásával szemben? Mert az elforgatáshoz meg kell változtatni egy csomó, nagyon nagy sebességgel mozgó tömegpont sebességét. Ehhez pedig jelentős erő kell, mnt ahogy jelentős erő kell ahhoz is, hogy egy gyorsan száguldó autót egy oldalbarúgással jelentősen eltérítsünk az eredeti irányától.

Szóval igazából nincs semmi megmagyarázhatatlan vagy érthetetlen a pörgettyű mozgásában, ha jól átgondoljuk, megértjük. A pörgettyűnek így kell viselkednie. Csak éppen a nem pörgő testekkel szerzett rengeteg tapasztalatunk közé nem illeszkedik be, ezért tűnik első látásra furcsának a pörgettyű viselkedése.

Előzmény: V.László (15)