Hallar la masa de un trompo en precesión

Considere una parte superior de precesión simétrica, sin nutación, con un punto fijo (la punta, por así decirlo). Su eje de simetría está en un ángulo θ a la vertical y tiene una precesión constante a cierta velocidad angular Ω . El componente de momento angular de la parte superior a lo largo de su eje de simetría es:

L z = I z ψ ˙ = C o norte s t .

Ahora, dadas estas condiciones, quería ver si se podía obtener la masa. Tenga en cuenta que la gravedad está actuando en la parte superior. Encontré una expresión tomando la derivada temporal del momento angular y equiparándola con el par inducido por la gravedad. Mi respuesta es:

metro = L z Ω gramo .

Dónde es la distancia del punto fijo al centro de masa. Sin embargo, esto parece un poco extraño porque toda la dependencia explícita del ángulo θ desaparecido Mi pregunta es, ¿tiene esto sentido, y si es así, por qué? ¿O mi respuesta es basura? Estoy pensando que tiene algo que ver con el hecho de que las suposiciones iniciales hacen que la parte superior no pueda nutar, y el θ la dependencia es de alguna manera implícita.

Respuestas (1)

La expresión que derivaste me parece bastante correcta. Diría la razón por la que no tienes una dependencia explícita del ángulo. θ es que si no hay ninguna nutación observable (es decir, si el momento angular de la peonza debido al movimiento de precesión es pequeño en comparación con su momento angular de espín), entonces el momento de torsión debido al campo gravitacional de la Tierra siempre forma ángulos rectos con el ángulo de espín de la peonza. vector de momento

Este diagrama podría ser útil.

Lo que encuentro extraño es que parece funcionar para valores arbitrarios de momento angular y frecuencia de precesión porque imponemos la convención de no nutación.
@TylerHG ¿Por qué exactamente lo encuentras extraño? Lo que la expresión te está diciendo es cómo Ω y L z debe estar relacionado. Además, si reemplaza L z por I ω , dónde ω es la velocidad angular de giro, obtendrá una relación fija entre la velocidad angular de precesión y la velocidad de giro. Ver pág. 6 de este documento, de donde se deriva su expresión: physnet.org/modules/pdf_modules/m77.pdf
Fresco. ¡Ese documento aclaró muchas cosas!