Hur länge skulle en fidget Spinner Spin In Space?

Anonim

När Nikola Tesla sa: "Den progressiva utvecklingen av människan är helt beroende av uppfinningen. Det är den viktigaste produkten av hans kreativa hjärna. "Han redogjorde inte för fotmassagerare, elektroniska äggkedjor (ja det är en sak nu), eller de nyaste kramspinnarna.

Men fidget spinnare är inte bara flamboyanta leksaker. Fidget spinners, som namnet antyder, var ursprungligen avsett att hjälpa fidgeters eller personer som har problem att fokusera genom att lindra sin nervösa energi.

Innan vi förstår sitt beteende i rymden, låt oss först utforska vilka begrepp som styr dess rörelse.

(Fotokredit: Pixabay)

En fidget spinner kan tillverkas av plast eller stål. Den består av två eller (de vanligtvis föredragna) tre lobarna, som när de pressas, tvinga den att rotera runt centrala axeln. I mitten finns två ringar som bildar två koncentriska cirklar. Mellan dem är fina avstånd kullager som den yttre ringen rullar på.

Denna region är där magiken uppträder. Kullager reducerar friktionen mellan de två ringarna och tillåter en spinnare att rotera under längre tid. Det här är meningsfullt eftersom skovning av en platta över en annan skulle öka friktionen kraftigt och minska tiden att en ring kan rotera över en annan - glidfriktion är vanligtvis större än rullningsfriktion. Spinntiden kan ökas ytterligare genom att kantarna blir tyngre, men varför är det?

Vinkel Momentum och Force

Därför tenderar ett föremål i linjär eller rotationsrörelse som har en stor mängd moment att hålla sig i rörelse under längre tidpunkter. Nu när vi vet att spinntid är en funktion av momentum, kan vi avleda varför klumpen av överskottsmassa placeras längst bort från centrum - dess radie.

Spinnaren härleder sin vinkelmoment från det tryck du ger den. Rotationsrörelse uppstår genom rotationsstyrka som kallas vridmoment. På samma sätt som dess linjära komponent är det hastigheten av förändring av momentum (vinkel här).

Vridmoment genereras kollektivt av två parallella krafter som verkar i motsatt riktning. Överväg att öppna en flaskhatt, som kräver att du drar ena sidan med tummen och trycker motsatt sida med ditt pekfinger, precis som att trycka på en spinnarkant.

Varför stannar roterande föremål att rotera?

Momentum som förlorats någonstans är uppnådd på annat håll. Tänk på en skridskoåkare som ökar sin kraft att snurra snabbare genom att lägga i händerna och koncentrera sin massa genom att minska radien. Friktionen mellan hennes skridskor och isen kommer emellertid inte att tillåta att detta fortsätter för länge.

Spinnaren - eller för den delen, vilket rotationsobjekt som helst - hamnar genom att överföra sin vinkelmoment till antingen direkt anslutna föremål eller genom att släppa sin kinetiska energi som värme och vibration i miljön.

Hur länge kommer en fidget spinner att rotera i rymden?

Efter att ha levererat det med ett begränsat vridmoment kan spinnaren uppnå stagnation på två sätt:

Först kan spinnaren roteras mellan en astronauts finger eller förankras i någonting, vilket ger en fast axel. Tekniskt sett kommer spinnaren att stoppa genom att överföra sin fart till astronauten eller objektet som det är förankrat till. I princip skulle detta leda till att en fritt flytande astronaut roterar!

Men eftersom massan av en astronaut är mycket större än en spinnare och radien är nu 10-100 gånger större är snurrhastigheten en miljon av originalet, som du självklart aldrig skulle märka. Således skulle det slutligen sluta.

Ett annat sätt att rotera det skulle vara att trycka en lobe och låt den sväva, hänga i rymden. I avsaknad av fast axel och yttre krafter (kom ihåg, det finns inget luftmotstånd som erbjuds i rymden annat än rymdstoft, vilket vi antar är inte i närheten av detta föreslagna experiment), var skulle momentet överföras? Ingenstans!

Även om friktion mellan kullagerna skulle bidra till att släppa den kinetiska energin som värme i omgivningen, vilket äntligen skulle upphöra med sin rotation, visar beräkningar att detta kan ta omkring några miljarder år. Solen skulle expandera och uppsluka - tillsammans med oss ​​- innan spinnaren någonsin kom till stopp!

Om du glömmer friktionen för tillfället, skulle spinnaren praktiskt taget rotera för evigt!

referenser