Będąc Młodym Fizykiem...

[akond]

Tak, ten czort tam niewątpliwie siedzi. Sam obrót jest zresztą tylko dlatego, że linka w filmiku jest jedna - nie dwie, jak w Twoim opisie. 

[maziek]

Tak, napisałem, że dwie korby i linki symetrycznie, aby uniknąć obrotu wokół osi pionowej, jeśli ten obrót masz na myśli .


PS - moje wytłumaczenie. Nie wiem, czy poprawne, ale... Załóżmy przez moment, że walec ów z korbą to bryła, która nie może się toczyć. Spoczywa na podłożu zapewniającym niezerowe tarcie. Biorąc siłę ciągnącą (linkami) mniejszą lub równą od maksymalnej, która jeszcze nie porusza walca (nie powoduje poślizgu), w kierunku (składowej) działania tej siły, mamy że T=F (siła tarcia = sile ciągnącej). Są to siły równe co wartości, działające w tym samym kierunku ale o przeciwnym zwrocie. Siły te, jeśli chodzi o obracanie walca, powodują momenty obrotowe odwrotnie skierowane. Przyłożone siły są równe choć z przeciwnymi zwrotami, ale ramiona momentów różne - konkretnie w tym wypadku ramię, na którym działa siła tarcia jest większe, więc moment obrotowy od siły tarcia też jest większy. Wypadkowo walec otrzymuje moment obrotowy przeciwny do nadawanego przez siłę F, o wartości (r-R)*F (gdzie R - promień podstawy walca, r - długość ramienia korby).

[Lieber Augustin]

Coś w tym jest, fakt. Nie jestem wprawdzie do końca pewien, że z definicji bierna siła tarcia może powodować moment obrotowy. Aczkolwiek z drugiej strony - czemu nie?

Taaa... cholernie nieintuicyjna zagadka, zwłaszcza gdy ramie korby jest krótsze od promienia walca.
Na pierwszy rzut oka, koniec korby porusza się przeciwnie do F, jak pisała olka. Lecz jak się dobrze przyjrzec, to widać, że faktycznie sunie w prawo względem podłoża, czyli zgodnie z F.

Walec toczy się bez poślizgu... Podejrzewam, że gdy obróci się o kąt "alfa", przesunięcie końca korby jest poniekąd wypadkową ruchu postępowego w prawo: alfa razy promień walca, i ruchu wstecznego (w lewo): alfa razy długość korby.

Hm. Ni z gruszki, ni z pietruszki przypomniał się paradoks kół Arystotelesa:
https://matematyka.poznan.pl/artykul/o-paradoksach-ii-paradoksy-matematyczne/#:~:text=Komu%20ma%C5%82o%2C%20niech%20rozwa%C5%BCy%20nast%C4%99pny%20paradoks%2C%20sformu%C5%82owany%20przez%20Arystotelesa.

[maziek]

Czy bierna siła tarcia może spowodować moment obrotowy? Zakładając, że walec się nie ślizga po podłożu, mamy z definicji do czynienia z bierną siłą tarcia. Można by zamienić walec i podłoże na tryb i zębatkę. Myślę, że ten eksperyment kończył się po wprawieniu walca w ruch (siła nie była przykładana dłużej).

[Lieber Augustin]

Zdaje się, trafiłeś w sedno, maźku.
Respekt i szacun (zamiata posadzkę uchylonym kapeluszem z piórkiem ).

[maziek]

Dzięki, ale prochu nie wymyśliłem . To pozostaje trzecia zagadka - dlaczego szpulki oli kręciły się odwrotnie (toczyły się przeciwnie do kierunku ciągnięcia za nitkę). Mam swoje wyjaśnienie ale się wstrzymam.

[Lieber Augustin]

Swoim obyczajem, zrobiłem małe doświadczenie. Ze szpulką z nićmi, ma się rozumieć, którą pożyczyłem od małżonki
Oto sprawozdanie o przygotowaniach wstępnych oraz przebiegu doświadczenia

Primo: szpulka, jak to szpulka, ma takie dwa krążki po obu stronach, o średnicy z grubsza dwukrotnie większej od rdzenia ze zwojem nici. Zdaje się, to się nazywa po polsku "kryza", acz nie jestem pewien.
Secundo: przed rozpoczęciem eksperymentu sprawdziłem nić: jest taka cienka, gładka i delikatna, schodzi ze szpulki łatwo i zupełnie bez zacinań. Żona mówi, poliestrowa
Tertio: ciągnąłem za nitkę równolegle do podłoża, w taki sposób, by szpulka toczyla się bez poślizgu.
Quarto: powtórzyłem czynność wielokrotnie, by w miarę możliwości wyeliminować błąd statystyczny

Wyniki:
1. Gdy wolny koniec nici znajduje się na dolnej stronie szpulki, szpulka toczy się w tę samą stronę, w którą ciągnąłem, czyli zgodnie z F. Wolny koniec nici nawija się na szpulę, z czego wniosek, że szpula porusza się szybciej od mojej ręki.
2. Czegoś takiego jak toczenie się przeciwnie do kierunku ciągnięcia, nie zaobserwowałem.
3. Jak koniec nici jest na górze, to szpulka również obraca się w tym samym kierunku, tak samo toczy się w kierunku ciągnięcia, tyle że wolniej od mojej ręki, a nić rozwija się ze szpuli...

[maziek]

OK. A co, jeśli nie ciągniesz równolegle do podłoża, tylko pod pewnym kątem, inaczej mówiąc skosem w górę? A po drugie jak ciągniesz - zrywasz przyczepność do podłoża, czy nie? Co do kryzy to zasadniczo jest to w sensie technicznym kryza (kołnierz), aliści w odniesieniu do sepulek, to jest tfu, szpulek, chyba słowo raczej nieużywane .

[Lieber Augustin]

Sprawdziłem.
Pod kątami tak na oko 0...70 stopni względem horyzontu nic się zasadniczo nie zmieniło. Przy większych kątach, aż do pionu, zachodzi zmiana kierunku obrotu i odpowiednio ruchu sepulki, nić zaczyna się rozwijać. Skądinąd nie ma w tym imho nic dziwnego.

Zerwanie przyczepności to poślizg? Jeśli tak, to nie, nie zrywałem.
I dzięki za wyjaśnienie kryzy

[xetras]

Tak na rozgrzanie obwodów.
Na podłożu leży walec, tu ukazany z boku, więc jawi się jako koło (powiedzmy, że to co narysowałem, to koło). w osi walca są dwie korby, jedna po jednej, druga po drugiej stronie (tu niewidoczna). Ramiona korb są krótsze niż promień walca. Do korb przymocowano linki i pociągnięto za nie (co symbolizuje siła F). W którą stronę potoczy się walec (i dlaczego)? Zakładamy całkowitą symetrię działania linek.

Tu (w zadaniu) chyba akurat jest praktyczny kontakt z iloczynem wektorowym.
Walec obróci się względem pionowej osi, kierunek obrotu w płaszczyźnie wektorów F, lewoskrętnie.
PS.
Pomyłka - nie wiem czemu ubzdurałem sobie że to niewidoczne ciągnienie korby ma przeciwny zwrot a to z treści wcale nie wynika.

Faktycznie - ciągnie się walec na siebie. Tymczasem rysunek sugeruje coś przeciwnego.

[olkapolka]

No właśnie. Pod kątem. Może złożenie kątów i płaszczyzny toczenia?
Szpulka odjeżdża jak ją pociągnąć skosem w górę i tak wyglądało uruchomienie walca z dłuższą korbą od promienia - on nie ciągnął równolegle tylko w górę. Zaczynał poniżej płaszczyzny toczenia.
Korba równa promieniowi - równolegle. W płaszczyźnie. Ciągnięcie.
Korba krótsza - równolegle ale powyżej płaszczyzny toczenia (chociaż na filmiku też miałam wrażenie że lekko w górę).
Nie wiem jak nici żony LA, ale moje są dodatkowo nawinięte skosami z lewa na prawo i odwrotnie - nić do pociągania przemieszcza się. A szpulka nie ma kołnierzyka - co dodatkowo komplikuje 

[maziek]

Czyli LA ma inne szpulki niż ola . Szpulka oli nie ma kołnierzyka - czyli rozumiem nawój nici spoczywa na podłożu - czyli mamy wersję z korbą równą promieniowi, czyli w tym wypadku stawiam na poślizg.

Sądzę, że w przypadku walca z korbą ustawioną pionowo w dół odchylenie linki od poziomu nie jest istotne - w każdym razie póki nie demoluje eksperymentu przez skutek trzeci (obrót wokół innej osi, oderwanie, poślizg itp.). Jeśli walec nie ślizga się i ma korbę ustawioną pionowo w dół to w tym położeniu tylko składowa pozioma (prostopadła do korby) może spowodować jej obrót. Składowa pozioma działa wzdłuż korby i nie ma znaczenia. W każdym momencie już zainicjowanego obrotu pozostaje to w mocy, tzn. liczy się składowa prostopadła do korby. Co jest oczywiste - poziomo ułożona na początku korba, ciągnięta poziomo, nie poruszy walca.

Ze szpulką może być całkiem odwrotnie - nić, niezależnie pod jakim kątem będzie ciągnięta, zawsze będzie miała kąt prosty z promieniem szpulki wyprowadzonym z punktu styczności, z którego aktualnie odwija się nić (ów promień jest równoważny z korbą). To jedno. Ale przede wszystkim szpulka jest bardzo lekka i śliska w związku z tym jej tarcie o podłoże jest znikome. Łatwo więc zerwać przyczepność, a kiedy zacznie się obracać przeciwnie do kierunku odwijania nici to już pojedzie dalej jak wszystko, co się toczy. Walec z eksperymentu jest jak widać bardzo ciężki i proporcjonalnie o dużym promieniu. Dlatego eksperyment z walcem polegał praktycznie na jednorazowym pociągnięciu, na chwilowym działaniu siły i tylko zainicjowaniu obrotu. Ze szpulką raczej tak się nie da, działanie siły jest bliższe ciągłemu.

[xetras]

Składowa pozioma działa wzdłuż korby i nie ma znaczenia.

Nie
(Wektor siły jest skierowany pod kątem [wypadkowo])

Ma
(Np. siła większa niż ciężar walca)

PS
To kinematyka a nie statyka
2uwagi:
1 czy F jest malejąco zmienna czy stała?
2 nacisk walca na podłoże pominięty a to też siła

[maziek]

Składowa pozioma działa wzdłuż korby i nie ma znaczenia.

Nie
(Wektor siły jest skierowany pod kątem [wypadkowo])

Nie jestem pewien, czy Twoje "nie" potwierdza, że nie ma znaczenie, czy oznacza, że się nie zgadzasz ze mną. Jeśli się nie zgadzasz - jak uzasadnisz, że składowa pionowa ma znaczenie przy poruszaniu czegoś, co można przesunąć tylko w poziomie?

Ma (Np. siła większa niż ciężar walca)

Wykluczamy, jak napisałem, okoliczności demolujące eksperyment. Eksperyment polega na toczeniu walca, idealnie by było bez poślizgu.

To kinematyka a nie statyka

Ze względu na krótkotrwałe działanie siły, podczas którego korba niewiele się odchyla od pionu, o ile masz rację, o tyle jest to bez znaczenia dla rozumienia istoty rzeczy bez niepotrzebnej komplikacji.

[xetras]

Krótkotrwalym działaniem siły znajdującej się w relacji do siły nacisku...
(?)
Skoro krótkotrwałe to nie ruszy
[Walec to nie masa a wektor]
Skoro włączasz krótkotrwałość to konsekwentnie włącz też wektor czasu

PS
Tu wg mnie chodzi o pchanie (to analogia ciągnienia) tego co naciska. Czyli - kinematyka.
Ale w którą stronę się ruszy?
~To zależy
(Na razie - nie wiem)

PPS
Jak "krótkotrwałe"?