Saya ingin berterima kasih kepada sponsor episode ini, LastPass, yang mengingat kata sandi Anda sehingga Anda tidak perlu Selengkapnya tentang mereka di akhir acara Apa yang Anda lihat dikenal sebagai efek Dzhanibekov atau teorema raket tenis atau teorema sumbu perantara tetapi kita akan membahasnya Sekarang Anda mungkin pernah melihat klip seperti ini sebelumnya, tetapi dalam video clip ini saya akan memberikan penjelasan intuitif terbaik tentang cara kerja efek ini atau, setidaknya, itulah tujuan saya. Sekarang ini melibatkan ahli matematika terbaik yang masih hidup, rahasia period Soviet, dan akhir dunia. Jadi pada tahun 1985, kosmonot Vladimir Dzhanibekov ditugaskan untuk menyelamatkan stasiun luar angkasa Soviet Salyut 7 yang telah ditutup sepenuhnya.Sebuah film darinya
pada tahun 2017 dan setelah menyelamatkan stasiun luar angkasa, Dzhanibekov membongkar perbekalan yang dikirim dari Bumi yang dikunci dengan mur sayap dan saat mur sayap terlepas dari bautnya, dia melihat sesuatu yang aneh: mur sayap mempertahankan orientasinya untuk waktu yang singkat, dan kemudian membalik, 180 derajat. Dan saat dia terus mengamati, itu membalik kembali beberapa detik kemudian dan terus membalik bolak-balik secara berkala. Gerakan ini tidak disebabkan oleh gaya atau torsi yang diterapkan pada mur sayap: tidak ada. Namun itu terus membalik Itu adalah fenomena yang aneh dan berlawanan dengan intuisi Yang dirahasiakan oleh Rusia selama 10 tahun Mengapa kerahasiaannya? Itulah yang akan kita temukan 6 tahun kemudian pada tahun 1991 sebuah makalah diterbitkan dalam Journal of Dynamics and also Differential Formulas berjudul, “The Twisting Tennis Racket” dan meskipun terkait, tentu saja tidak menyebutkan rahasianya. Efek Dzhanibekov kertas mengatakan jika Anda memegang raket tenis menghadap Anda, dan kemudian membaliknya di udara seperti ini, itu tidak hanya berputar sesuai keinginan Anda, tetapi juga membuat setengah putaran di sekitar sumbu yang melewati pegangannya jadi sisi yang awalnya menghadap Anda akan menghadap ke belakang ketika Anda menangkapnya Sekarang untuk memahami ini kita perlu melalui beberapa dasar Seperti ada tiga cara menghabiskan raket tenis tentang tiga sumbu utamanya yang pertama adalah tentang sumbu yang melewati pegangan, seperti ini yang kedua adalah cara kami memutarnya sebelumnya dengan sumbu yang berjalan sejajar dengan kepala raket dan yang ketiga adalah tentang sumbu yang berjalan tegak lurus dengan kepala raket sekarang lebih mudah untuk memutar raket beberapa sumbu ini daripada yang existed Artinya, Anda mendapatkan lebih banyak kecepatan sudut untuk jumlah upper body tertentu Paling mudah untuk menghabiskan raket di sekitar sumbu pertama ini akan sangat cepat dan itu karena massa didistribusikan lebih dekat ke sumbu ini daripada sumbu mana pun. yang lain kami katakan momen inersianya adalah yang terkecil ketika berputar dalam orientasi ini berputar pada sumbu ketiga memiliki momen inersia terbesar sehingga raket berputar cukup lambat dan itu
karena massa ini didistribusikan sejauh mungkin dari sumbu ini jadi ini adalah momen maksimum sumbu inersia Sekarang apa yang akan Anda perhatikan dengan putaran pada sumbu ini, adalah bahwa sumbu tersebut stabil Tidak ada rotasi yang terjadi pada sumbu lainnya saat Anda mencoba memutar pada sumbu pertama atau ketiga Tetapi berputar pada sumbu sumbu kedua, sumbu perantara, di mana momen inersia berada di antara dua sumbu lainnya Nah di situlah Anda mendapatkan setengah putaran ini, dan hampir tidak ada yang dapat Anda lakukan untuk menghentikannya dan itu bukan hanya tenis raket tentu saja saya pernah melakukan ini sebelumnya dengan ponsel dan dengan disk berlubang Saya mengambil disk ini di gelanggang es dan di bidang nol g saya telah terobsesi dengan teorema sumbu perantara dan apa yang perlu Anda buat pekerjaan efek akses perantara adalah objek yang memiliki tiga momen inersia yang berbeda tentang tiga sumbu utamanya dan itu tidak setiap objek objek ini, misalnya, cincin berputar hanya memiliki dua momen inersia yang berbeda Untuk rotasi seperti itu, dan kemudian rotasi seperti benda berputar ini bukan keahliannya Wow, saya rasa seharusnya begitu– berputar seperti itu. Itu yang saya cari Apa word play here dengan simetri bola hanya memiliki satu momen inersia, jadi benda-benda ini tidak akan menunjukkan teorema raket tenis untuk itu Anda memerlukan apa yang disebut puncak asimetris sesuatu dengan tiga momen inersia berbeda di tiga sumbu utamanya yang berbeda. sekarang kertas raket tenis mengklaim, fenomena pelintiran tampaknya baru. Tidak disebutkan dalam teks umum tentang mekanika klasik di antara sumber-sumber lain yang telah mereka periksa tetapi sebenarnya Bahkan di buku teks yang mereka kutip– Landau dan Lifschitz Bahkan, pemahaman tentang teorema sumbu perantara kembali setidaknya seratus lima puluh tahun lagi ke sebuah buku berjudul “The New Theory of Rotating Bodies” oleh Louis Poinsot Jadi ini adalah fisika lama tetapi dalam ruang angkasa, fenomena tersebut terlihat seperti sesuatu yang baru dalam gayaberat mikro, efeknya jauh lebih mencolok daripada setengah putaran raket tenis dan interval acak di media sosial, video clip ini memunculkan pertanyaan yang hiruk pikuk s dari, “Apakah ini nyata?” dan “Apa yang terjadi?”, “Bagaimana cara kerjanya?” baik sejumlah simulasi dan animasi telah dibuat tetapi jika Anda benar-benar ingin memahami apa yang terjadi, kebanyakan orang menggunakan matematika.Termasuk saya di masa lalu. baik matematika itu agak rumit dan anak laki-laki apakah ada banyak matematika ada cerita tentang seorang siswa yang bertanya kepada fisikawan terkenal Richard Feynman apakah ada cara intuitif untuk memahami teorema sumbu perantara dan “seiring berjalannya cerita “dia memikirkannya dengan hati-hati dan dalam-dalam selama sepuluh atau lima belas detik, lalu berkata. “Tidak.” Nah tujuan dari video ini adalah untuk membuktikan Feynman salah Untuk memberikan penjelasan intuitif tentang teorema sumbu perantara tetapi penjelasannya bukan milik saya, itu sebenarnya berasal dari salah satu ahli matematika terhebat yang masih hidup, Terry Tao. Dia telah memenangkan Medali Area di antara sejumlah penghargaan lainnya dan untuk video clip ini saya benar-benar memintanya untuk wawancara tetapi dia menolak karena dia sibuk memecahkan soal matematika yang berusia berabad-abad jadi, Anda tahu, cukup “adil.” Tapi tidak apa-apa, karena kita memiliki penjelasan yang dia publishing ke Math Overflow pada tahun 2011 dan bunyinya seperti ini Bayangkan kita memiliki cakram tipis tak bermassa yang berpusat di sistem koordinat kita. Sekarang tambahkan beberapa massa titik berat ke sisi berlawanan dari piringan pada sumbu x Meskipun itu adalah massa titik, saya akan meletakkan beberapa kubus besar di sekelilingnya untuk mengingatkan kita tentang massanya yang signifikan Lalu, tambahkan beberapa massa titik ringan di seberangnya tepi piringan pada sumbu y sekarang piringan ini memiliki tiga momen inersia yang berbeda terhadap ketiga sumbu utamanya Berputar mengelilingi sumbu x memiliki momen inersia terkecil, karena hanya massa cahaya yang bergerak Berputar pada sumbu z memiliki momen inersia terbesar, karena keempat massa berputar dan berputar di sekitar sumbu y memiliki momen inersia antara yang berputar seperti ini, satu-satunya gaya dalam cakram adalah gaya sentripetal yang mempercepat massa besar menuju pusat ini membuat mereka tetap berputar gerak melingkar beraturan sekarang bagaimana jika kita mengubah kerangka acuan jadi sekarang kita berputar dengan piringan? baik kemudian kita melihat gaya sentrifugal muncul.Biasanya saya tidak suka berbicara tentang gaya sentrifugal, karena jika Anda menganalisis sesuatu dalam kerangka acuan inersia, Anda tidak perlu berurusan dengan mereka. Tetapi, jika Anda berada dalam kerangka acuan yang berputar, maka gaya sentrifugal memang muncul di analisis mendorong massa menjauh dari sumbu rotasi dan gaya-gaya itu sebanding dengan jaraknya dari sumbu Dalam hal ini, sumbu y Jadi di sini tidak ada gaya sentrifugal pada massa kecil karena terletak tepat di sumbu y jadi hanya gaya sentrifugal yang bekerja pada massa besar ke luar dan itu diimbangi oleh gaya sentripetal yang mendorong ke dalam sekarang ini semua baik dan bagus, tetapi bagaimana jika piringan terbentur sehingga tidak lagi berputar sempurna terhadap sumbu y? nah sekarang massa kecil akan mengalami beberapa gaya sentrifugal sebanding dengan jaraknya dari sumbu y gaya tegangan dalam cakram memastikan bahwa massa kecil ini tetap ortogonal terhadap massa besar dan karena massa besar masih berputar di posisi yang kira-kira sama seperti sebelumnya sebelumnya, dengan banyak inersia mereka membatasi massa kecil untuk terletak kurang lebih di bidang y-z, gaya sentrifugal kecil pada massa kecil ini mulai mempercepatnya dan gaya tersebut menjadi lebih besar ketika massa bergerak semakin jauh dari sumbu y dan mereka tetap mempercepat sampai mereka membalik ke sisi yang berlawanan sekarang untuk paruh pertama flip ini gaya sentrifugal mempercepat massa kecil, tetapi di babak kedua gaya sentrifugal memperlambat massa, Membalikkan semua percepatan sebelumnya sehingga mereka pada dasarnya berhenti ketika mereka mencapai sisi yang berlawanan dari pola kemudian berulang tanpa batas waktu dengan cakram bolak-balik secara berkala dan begitulah memilikinya– penjelasan intuitif untuk teorema sumbu perantara atau teorema raket tenis, atau efek Dzhanibekov, atau apa pun yang Anda ingin menyebutnya jadi jika ini adalah fisika klasik yang mapan mengapa Soviet membuatnya diklasifikasikan selama sepuluh tahun? mungkin karena apa yang dilakukan Dzhanibekov setelah mengamati perilaku aneh kacang sayap, dia menempelkan bola tanah liat atau plastisin ke dalamnya dan mencoba memutarnya.Dan tentu saja, dia menemukan bahwa seperti kacang sayap, bola ini terbalik secara berkala dan implikasinya adalah mungkin karena Bumi adalah bola yang berputar di luar angkasa, ia juga bisa terbalik. Maksud saya, kita tahu kutub magnet Bumi telah terbalik di masa lalu, jadi mungkinkah ini terkait? Pada tahun 2012 dengan ramalan Maya tentang akhir dunia, spekulasi tentang efek Dzhanibekov terbukti menarik bagi beberapa ahli teori konspirasi dan orang-orang di media And also pada 13 Mei 2012, situs resmi badan antariksa federal Rusia, RusCosmos, memposting sebuah artikel untuk menghormati ulang tahun ke-70 Dzhanibekov dan di dalamnya mereka berkata, kacang pemintal Dzhanibekov menyebabkan keheranan dan bahaya simultan bagi bagian tertentu dari dunia ilmiah sebuah hipotesis diajukan bahwa world kita, dalam gerakan orbitnya, dapat melakukan hal yang sama terbalik Jadi, bagaimana kita menilai validitas hipotesis ini? Maksud saya, apakah bumi benar-benar akan terbalik? baik kita bisa mendapatkan beberapa petunjuk dari percobaan sederhana yang dilakukan oleh astronot Don Pettit di stasiun ruang angkasa dia menunjukkan bahwa sebuah buku akan berputar secara stabil pada sumbu pertama atau ketiganya seperti yang kita harapkan dan sebuah silinder padat juga akan berputar secara stabil di sekitar sumbu pertama atau ketiganya. sumbu ketiga tetapi silinder berisi cairan berputar pada sumbu pertama– itulah sumbu dengan momen inersia terkecil, tidak stabil dan akan berputar pada sumbunya dengan momen inersia terbesar Mengapa demikian? Untuk objek terisolasi yang berputar di ruang angkasa, Anda mungkin mengira momentum sudut dan energi kinetiknya akan konstan, tetapi itu hanya setengah benar.Momentum sudut tetap konstan, tetapi energi kinetik dapat diubah menjadi bentuk energi lain, seperti panas Jadi, dalam hal ini, saat cairan mengalir di dalam, energi dapat hilang dan berputar pada sumbu dengan momen inersia terkecil juga berarti berputar dengan energi kinetik terbesar dan ketika energi kinetik ini dihamburkan, silinder tidak memiliki pilihan lain selain berputar pada sumbu yang mencapai energi kinetik minimum dan yang memiliki momen inersia terbesar, jadi ketika berputar ujung -over-end untuk sejumlah energy sudut tertentu, kemudian, berputar dengan momen inersia maksimum adalah keadaan energi terendah sehingga keadaan yang akan cenderung ke arah semua benda jika mereka memiliki cara untuk menghamburkan energinya ke as. mempelajari ini dengan cara yang sulit dengan satelit pertama mereka– satelit Penjelajah yang dirancang untuk berputar pada sumbu panjangnya dan menjadi stabil berputar tetapi dalam beberapa jam setelah mencapai orbit, satelit itu berputar dari ujung ke ujung Tapi, apa yang terjadi? Maksud saya sepertinya silinder yang kaku Masalahnya adalah antena fleksibel ini memungkinkan satelit untuk menghilangkan energi saat mereka berayun bolak-balik secara bertahap mengurangi energi kinetik satelit hingga harus berputar pada sumbu yang memaksimalkan momen inersia Sekarang bumi sudah seperti ini. Ia memiliki cara untuk menghamburkan energi secara interior, Jadi seiring waktu ia berputar pada sumbu dengan momen inersia maksimum dan sebagian besar objek astronomi melakukan hal yang sama. Mars misalnya memiliki konsentrasi massa atau anomali gravitasi positif utama yang disebut Tharsis Surge dan terletak, bukan secara kebetulan, di ekuator karena menempatkannya sejauh mungkin dari sumbu rotasi dan memastikan bahwa Mars berotasi dengan momen maksimum. inersia Sebagian besar asteroid, jauh dari berputar pada sumbu acak, Mereka berputar, hampir semuanya mengelilingi sumbu dengan momen inersia maksimum Jadi Bumi tidak akan terbalik. Itu berputar pada sumbu dengan momen inersia maksimum Dan itu stabil. Hei, bagian video ini disponsori oleh LastPass Jika Anda lega mengetahui bahwa Bumi tidak akan terbalik, pikirkan tentang kelegaan yang akan Anda rasakan jika Anda tidak lagi harus mengingat semua kata sandi Anda, LastPass dapat melakukan itu untuk Anda LastPass memiliki penyimpanan kata sandi tak terbatas dan sinkronisasi lintas perangkat gratis ini berarti itu mengisi otomatis nama pengguna dan kata sandi di situs internet, atau di aplikasi dan situs seluler iOS atau Android Anda tidak perlu mengingat kata sandi lain selama sisa hidup Anda Itu berarti tidak lebih terkunci dari akun, tidak ada lagi penyetelan ulang kata sandi, sehingga Anda dapat menggunakan otak Anda untuk apa yang sebenarnya dimaksudkan untuk ya memahami teorema sumbu perantara, tidak menyimpan rangkaian karakter acak Ini juga berarti Anda dapat berhenti menggunakan kata sandi yang sama ini untuk semua hal yang sangat penting karena itu membuat akun Anda jauh lebih aman jadi masukkan kata sandi Anda secara otomatis dengan LastPass klik tautan di bawah untuk mengetahui lebih lanjut dan
terima kasih kepada LastPass untuk mendukung Veritasium
