¿Es posible girar un objeto (digamos una moneda) tanto vertical como horizontalmente?

Cuando intentas rotar un objeto en dos planos diferentes al mismo tiempo, el resultado será una rotación en un tercer plano.

Entonces la pregunta es, ¿qué sucede si giro una moneda como esta?


La respuesta se puede encontrar representando las rotaciones usando vectores:


La rotación resultante, como se ilustra arriba, será la suma vectorial de las dos rotaciones. La moneda girará en un plano inclinado.

En la práctica, esto puede ser contradictorio, incluso extraño. Si tiene un disco duro antiguo que ya no funciona pero en el que el motor sigue girando, puede intentar conectarlo a una fuente de alimentación de PC. Cuando gire, sosténgalo en sus manos e intente rotarlo en diferentes direcciones. Casi parecerá que una mano invisible está tratando de arrancarte el disco cuando lo haces.

[tenga en cuenta que esta respuesta ha cambiado significativamente]

No!

Hay dos formas diferentes de combinar las rotaciones:

  1. puede intentar rotar algo alrededor de dos ejes fijos a la habitación al mismo tiempo, por ejemplo, un eje vertical y uno horizontal en la habitación. Lo que sucederá es que esas dos rotaciones “matemáticamente” se combinan en una sola rotación. Pero en la práctica eso generará grandes problemas en física porque no se puede “simplemente” girar objetos en direcciones arbitrarias. Si quieres ver los extraños efectos del momento angular, puedes hacer un experimento: toma un libro de tapa dura y tíralo al aire girando. Si lo toma entre sus manos planas y lo arroja en un giro plano, esto pasará sin incidentes, es un buen giro. Si lo gira a lo largo del libro, será un giro similar. Sin embargo, si intentas girarlo a lo largo del ancho del libro, verás que parece girar sin rumbo.
  2. Puede girar el objeto alrededor de sí mismo y luego girar el objeto giratorio en el espacio. Por ejemplo, toma una rueda giratoria y luego inclina su eje continuamente. Esto es diferente del primer caso. Sin embargo, la rotación del eje ahora también requerirá una fuerza continua porque el momento angular del objeto cambia de dirección. Un buen ejemplo de la vida real es un buzo que se zambulle desde 10 metros y realiza un salto veraniego de 1,5 en combinación con un tornillo triple. Mire una repetición lenta de tal evento para ver qué sucede realmente.

A VECES.
Hay dos cosas que definen un giro
El eje de rotación (que es una línea en el espacio 3D)
La magnitud (frecuencia angular del giro).

Para que los giros se agreguen vectorialmente,
1) necesitan tener la misma frecuencia.
puede imaginarse un giroscopio giratorio volteado lentamente; podría no haber una sola rotación que combine ambos movimientos

2) SI los ejes de rotación se cruzan en un punto, entonces las direcciones se pueden agregar de forma vectorial y el eje de giro combinado intersectará los giros de los componentes en el mismo punto
entonces podemos imaginar una imagen en cámara lenta en la que giramos en una dirección en un grado y luego en la otra dirección en un grado al final de 360 ​​cuadros volveremos a donde comenzamos y el eje de rotación será el vector suma de las dos direcciones o el giro del componente.
(Sospecho que el giro de electrones es así, pero tal vez alguien más pueda aclarar este punto)

Este es el ejemplo de Viktor Toth (la moneda que gira y gira parece que se cae) este tipo de cosas le sucede a un objeto rígido que cae libremente y gira sobre el centro de gravedad.

Pero si los ejes de rotación no coinciden, como en el caso de la Tierra, entonces los giros no se pueden combinar de esta manera.

cinemáticamente puede haber cualquier número de ejes y períodos de giro, pero creo que dinámicamente es probable que los dos tipos de movimiento ocurran, uno del cuerpo girando sobre su centro de gravedad y otro si el cuerpo obite alrededor de otro centro.

La luna gira alrededor de un centenario en algún lugar dentro de la tierra y la rotación de la luna es la misma que la de la órbita de la órbita de la Tierra.

Sí, la Tierra es un buen ejemplo: gira en torno a su propio eje, por eso tienes días; y también tiene una rotación más lenta alrededor del sol. Debido a que los dos ejes de rotación no se alinean, obtienes las estaciones.

Estas dos rotaciones se pueden expresar como una rotación resultante única (que es a lo que aluden muchas de las respuestas aquí). En el caso de la tierra, obtienes lo que se conoce como rotación sideral. Un día sidreal es unos minutos más corto que el día solar.

El tiempo sideral es importante para los astrónomos porque explica la rotación total resultante de la Tierra en relación con el resto de la galaxia, y es necesario que los telescopios giren en función del tiempo sideral, en lugar del tiempo solar, para rastrear adecuadamente las estrellas.

Por lo tanto, puede girar una moneda en dos ejes simultáneamente, el resultado puede expresarse como una rotación única alrededor de los ejes resultantes.

Alternativamente, puede obtener otros tipos de movimiento llamados precesión, lo que hace que el eje de rotación cambie con el tiempo. Esto no es lo mismo que girar un objeto en dos ejes diferentes.

Seguro. Los humanos lo hemos hecho haciendo que un satélite gire accidentalmente en el eje y luego lo liberamos solo para verlo caer. La Tierra es un ejemplo menos directo, basado en la rotación en el eje y la órbita alrededor del Sol. El cometa que acaba de ser alcanzado por la ESA también tiene un par de ejes de rotación. Sospecho que hay más casos en la naturaleza, al menos en entornos de microgravedad como el espacio libre, de múltiples ejes de rotación que no. Esa es mi suposición de no ser astrónomo. Incluiría galaxias y cúmulos galácticos en esa evaluación, por cierto. Estoy seguro de que los astrónomos y / o cosmólogos modelaron esto y lo descubrieron en alguna parte. Debería poder ir a Ogle un tema como este para averiguarlo.

Si y no.

En cualquier instante dado hay una rotación neta. Las esferas y cosas cercanas a la esfera (potates, manzanas) tienen muchos modos simples de rotación. El eje permanece en su lugar.

Los objetos con forma de disco giran muy bien alrededor del centro del disco, o sobre cualquier línea incrustada en el disco. Los objetos que tienen 3 longitudes de eje muy diferentes ‘volcarán’ los cambios de eje de rotación de maneras impredecibles. El objeto de demostración más fácil es una raqueta de tenis o bádminton. El eje de giro a través de la longitud del eje es estable. Girar de extremo a extremo no lo es.

¡¡Si, absolutamente!! De hecho, un hecho cotidiano en realidad demuestra un giro de tres ejes. Cada vez que dobla una esquina de su automóvil, el engranaje cónico planetario en el diferencial de su vehículo gira en una dirección contra el arrastre del eje, una segunda dirección por la carcasa unida al engranaje de transmisión y una tercera dirección al girar el vehículo.

~ Sin mencionar los movimientos adicionales de la tierra alrededor de su propio eje, la tierra alrededor del sol y el sistema solar alrededor del centro de la galaxia de la Vía Láctea …

Dudo que pueda hacerlo con los dedos, pero si la moneda está libre de restricciones y la golpea con fuerza en su circunferencia con un componente circunferencial y perpendicular a ella, la habrá girado tanto alrededor del eje que pasa a través del centro del círculo y alrededor de un eje que es un diámetro. ¿Es eso lo que querías decir?

Ok, no es una moneda y todo lo relacionado con la Conservación del Momento Angular no es fácil de apreciar aquí … pero es divertido

(más el índice de tiempo 1:58 se acerca bastante)

¿Acaso el entrenamiento de astronautas (que por cierto está completamente subrepresentado por esta declaración) implicó una desorientación centrípeta del sentido del equilibrio del cuerpo para prepararlos para vivir en gravedad cero?

¿Hay algún objeto que no pueda sufrir tal movimiento? ¿O las leyes de la física se aplican en cada instante?

Es posible, pero no para todas las geometrías.
Pero por una moneda es.
Deje que la moneda gire sobre un eje vertical.
Ahora, cuando comience a girar en un eje perpendicular al eje anterior, este nuevo eje cambiará debido al cambio en la orientación de la moneda.
Pero a medida que gira alrededor de ambos ejes, comenzará un tipo diferente de movimiento.

No. Tome una esfera por ejemplo. Si está girando en un eje horizontal, de alguna manera se ve obligado a girar en un eje vertical con la misma fuerza. Se igualaría y giraría en un eje diagonal. Si las fuerzas fueran desiguales que el eje, estarían en un grado diferente de diagonal. El ángulo de giro, sin importar el grado que aún estaría en un solo plano.

Sí, y es el más común, donde la precesión de un top es un tipo.

La otra es la precesión sin torque, donde un cuerpo extendido tiene dos ejes de simetría.

Precesión

Si completamente posible. Vea cómo funciona un ventilador de mesa con el columpio en cámara lenta o su bicicleta

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