Относительно чего сохраняется направление оси гироскопа?

[Volodya]

Если предположить, что гироскоп на Земле вращается с бесконечно большой скоростью, то как он будет вести себя в течении суток? Его ось будет стремиться сохранять своё направление относительно Земли, Солнца, ядра Галактики или ещё чего-то? Когда Земля повернётся на 90 градусов, ось гироскопа относительно Земли повернётся или нет?

[Developer]

А.Н. Матвеев. Механика и теория относительности - чуть больше 5 мегабайт интернет-ресурса, и на стр. 323 Вы найдёте исчерпывающую информацию о теории гироскопов, прецесии и т.п...

[epros]

Volodya писал(а):

Если предположить, что гироскоп на Земле вращается с бесконечно большой скоростью, то как он будет вести себя в течении суток? Его ось будет стремиться сохранять своё направление относительно Земли, Солнца, ядра Галактики или ещё чего-то? Когда Земля повернётся на 90 градусов, ось гироскопа относительно Земли повернётся или нет?

Относительно локально инерциальной системы отсчёта
В примере с Землёй это с хорошей точностью совпадает с направлением на удалённые звёзды (можно - галактики, это без разницы). Соответственно, если Земля повернётся, то направление гироскопа относительно неё изменится.

[Кравченко]

Странное предположение - "гироскоп на Земле вращается с бесконечно большой скоростью".
Какое отношение такое предположение имеет к физике?
Впрочем, "Когда Земля повернётся на 90 градусов" не менее странно даже с точки зрения галилеевской относительности.

[Хет Зиф]

Volodya
Ось гироскопа, сохраняет свое направление в мире

[Volodya]

Всем Спасибо!

В книге А.Н. Матвеева "Механика и теория относительности" на стр.323 написано

"ось сохраняет неизменное направление в пространстве относительно системы неподвижных звёзд".

Понятно, что Звёзды на самом деле подвижны. Но я всё равно понял, что хотел сказать автор.

Я попытался осознать процесс удерживания направления оси гироскопа в динамике. Получается, что инерция - это вид мгновенной взаимосвязи со сколь угодно удалёнными объектами Вселенной.

Предположим, что мгновенной взаимосвязи между гироскопом и Звёздами, на расстоянии в сотни тысяч световых лет от гироскопа, нет, тогда ось гироскопа должна сохранять направление относительно ближних объектов, например, Земли, на которой гироскоп расположен. Но этого не происходит! Если бы взаимодействие происходило со скоростью света c, то взаимодействие гироскопа сумело бы "дотянуться" только до ближних объектов. От Солнца до ближайшей звезды какое расстояние? Сколько световых лет?

Вы согласны?

[epros]

Volodya писал(а):

Получается, что инерция - это вид мгновенной взаимосвязи со сколь угодно удалёнными объектами Вселенной.

Во-первых, важны не сами звёзды, а только направление на них. Звезда может двигаться, даже со скоростью близкой к скорости света, но видимое направление на неё при этом будет практически постоянным, потому что звезда далеко. Так что ни о каком "влиянии" звёзд на гироскоп речь не идёт.

Во-вторых, это не совсем точно. ОТО доказывает, что вблизи массивного вращающегося тела ось гироскопа не будет неподвижна относительно звёзд. Но это очень слабый эффект.

[Volodya]

epros писал(а):

Во-первых, важны не сами звёзды, а только направление на них. Звезда может двигаться, даже со скоростью близкой к скорости света, но видимое направление на неё при этом будет практически постоянным, потому что звезда далеко. Так что ни о каком "влиянии" звёзд на гироскоп речь не идёт.

Если кратко, понятая мною суть Вашей мысли: видимое направление на звёзды почти постоянно => звёзды не взаимодействуют с гироскопом.

Я не совсем понял, почему из почти постоянства направления на звёзды с Земли следует, что звёзды не взаимодействуют с гироскопом?

epros писал(а):

ОТО доказывает, что вблизи массивного вращающегося тела ось гироскопа не будет неподвижна относительно звёзд. Но это очень слабый эффект.

Например, есть гироскоп, он сохраняет направление оси вращения относительно системы звёзд. Затем мы рядом с гироскопом размещаем другой массивный гироскоп с огромной частотой вращения, они друг друга не касаются, но один гироскоп действует с силой F на другой, благодаря чему оси гироскопов становятся подвижны относительно звёзд? Я Вас правильно понял? Что же это за сила F? Как она называется в СТО и ОТО?

[epros]

Volodya писал(а):

Я не совсем понял, почему из почти постоянства направления на звёзды с Земли следует, что звёзды не взаимодействуют с гироскопом?

Потому что не имеет никакого значения, что это за объект (звезда) и как он движется. Это может быть галактика в тысячу раз тяжелее нашей, может быть карманный фонарик, а может быть чисто воображаемый объект. В любом случае направление на него будет одним и тем же и гироскоп относительно этого направления будет поворачиваться одинаково. Т.е. ни о каком "влиянии" этого объекта на гироскоп речь не идёт.

Volodya писал(а):

Я Вас правильно понял? Что же это за сила F? Как она называется в СТО и ОТО?

Да, правильно. Сила эта только в ОТО (не в СТО). См. здесь, а ещё лучше - здесь.

[Volodya]

epros писал(а):

В любом случае направление на него будет одним и тем же и гироскоп относительно этого направления будет поворачиваться одинаково. Т.е. ни о каком "влиянии" этого объекта на гироскоп речь не идёт.

(1) Рассмотрим гироскоп, вокруг которого есть звёзды, материя.

(2) Рассмотрим гироскоп, вокруг которого нет звёзд, материи, пустое пространство.

Вы написали, что мгновенного влияния звёзд на гироскоп нет, поэтому подходит случай (2). Но тогда ось гироскопа не имеет мгновенной связи с чем-то окружающим, а поэтому не стремится сохранить направление своей оси по отношению к чему-то окружающему.

Но ведь опыт показывает, что ось вращения гироскопа стремится сохранить направление на окружающие звёзды. Или это не так?

[epros]

Volodya писал(а):

(1) Рассмотрим гироскоп, вокруг которого есть звёзды, материя.

(2) Рассмотрим гироскоп, вокруг которого нет звёзд, материи, пустое пространство.

Вы написали, что мгновенного влияния звёзд на гироскоп нет, поэтому подходит случай (2). Но тогда ось гироскопа не имеет мгновенной связи с чем-то окружающим, а поэтому не стремится сохранить направление своей оси по отношению к чему-то окружающему.

Но ведь опыт показывает, что ось вращения гироскопа стремится сохранить направление на окружающие звёзды. Или это не так?

Вообще никакого влияния нет. Возьмите случай (2). Ось гироскопа всё равно будет сохранять направление. Относительно чего? Относительно направления на то место, "где могла бы быть звёзда"

Вообще-то если быть точным, то это вывод скорее СТО, чем ОТО. Ну, СТО - это частный случай ОТО. Почему в природе из всех возможных реализуется именно тот частный случай, который весьма близок к СТО ... Вот это действительно вопрос.

[Volodya]

epros писал(а):

Вообще никакого влияния нет. Возьмите случай (2). Ось гироскопа всё равно будет сохранять направление. Относительно чего? Относительно направления на то место, "где могла бы быть звёзда"

Вы думаете, что между направлением оси гироскопа и пустотой можно определить угол? Чем тогда угол в 90 градусов между направлением оси гироскопа и пустотой отличается от угла в 80 градусов?

epros писал(а):

Вообще-то если быть точным, то это вывод скорее СТО, чем ОТО. Ну, СТО - это частный случай ОТО. Почему в природе из всех возможных реализуется именно тот частный случай, который весьма близок к СТО ... Вот это действительно вопрос.

Взгляните http://n-t.ru/tp/ng/yzp.htm
Вы согласны с доказательством ошибочности постулатов СТО и ОТО, подтверждённым опытами?
Критерием истины является практика, инерциальные системы - большая редкость в природе. Куда ни двинься, то ускорение Кориолиса, то ещё что-то.

[epros]

Volodya писал(а):

Вы думаете, что между направлением оси гироскопа и пустотой можно определить угол? Чем тогда угол в 90 градусов между направлением оси гироскопа и пустотой отличается от угла в 80 градусов?

Не "пустотой", а точкой пространства. Я же сказал, туда можно поместить что угодно, хоть электрический фонарик весом в 50 г. Вы же не будете утверждать, что такой фонарик, находящийся в миллионе световых лет, будет существенно влиять на направление оси вращения Земли? А в достаточно мощный телескоп его теоретически увидеть можно.

Volodya писал(а):

Взгляните http://n-t.ru/tp/ng/yzp.htm
Вы согласны с доказательством ошибочности постулатов СТО и ОТО, подтверждённым опытами?

Нет. И в писанине подобного рода копаться не имею особого желания.

[Volodya]

epros писал(а):

Не "пустотой", а точкой пространства. Я же сказал, туда можно поместить что угодно, хоть электрический фонарик весом в 50 г. Вы же не будете утверждать, что такой фонарик, находящийся в миллионе световых лет, будет существенно влиять на направление оси вращения Земли? А в достаточно мощный телескоп его теоретически увидеть можно.

Отлично, давайте рассмотрим такие случаи

(1) Гироскоп, вокруг которого есть звёзды, материя.

(2) Гироскоп, вокруг которого нет звёзд, материи, пустое пространство, за исключением фонарика весом в 50 г. на расстоянии 100 тыс. световых лет.

Вы утверждаете, что ось гироскопа будет сохранять направление на видимый свет от фонарика, то есть энерция не зависит, есть вокруг материя или её нет.

Я же предположил, что энерция зависит от окружающей материи и в случае (2), приложив силу F2 легко удастся повернуть ось вращения на угол L, а в случае (1) приложив силу F1 на этот же угол L сложнее повернуть ось вращения. То есть F1 значительно > F2.

Как проверить, какая из версий верна?

[epros]

Volodya писал(а):

Вы утверждаете, что ось гироскопа будет сохранять направление на видимый свет от фонарика, то есть энерция не зависит, есть вокруг материя или её нет.

Не я утверждаю, а СТО. В ОТО такого вывода нет, там допустимы и другие решения. Например, возможно решение, при котором в "пустом пространстве" (т.е. в таком, в котором кроме гравитации, гироскопа и невесомого фонарика ничего нет) ось гироскопа будет поворачиваться относительно направления на фонарик. Но в жизни почему-то такие решения на реализуются, а реализуется нечто более близкое к СТО.

Volodya писал(а):

Я же предположил, что энерция зависит от окружающей материи и в случае (2), приложив силу F2 легко удастся повернуть ось вращения на угол L, а в случае (1) приложив силу F1 на этот же угол L сложнее повернуть ось вращения. То есть F1 значительно > F2.

Причем тут сила? Мы предполагали, что никакого момента сил на гироскоп не действует. Вопрос был о том, будет ли при этом поворачиваться его ось (и относительно чего). Если момент сил действует, то ось гироскопа будет поворачиваться (вынужденная прецессия) с угловой скоростью, обратно пропорциональной кинетическому моменту гироскопа.

Здесь же Вы фактически утверждаете, что в зависимости от массивности фонарика (и прочих удалённых объектов) меняется кинетический момент гироскопа - чем сильнее "влияние звёзд", тем больше кинетический момент гироскопа.

Volodya писал(а):

Как проверить, какая из версий верна?

Проверяются не отдельные "версии", а теории как целое. Теории, определяющей влияние удалённых объектов на "инерцию" не существует. Точнее, за такую теорию можно считать ОТО, но в ней это влияние можно проследить только на уровне космологических решений, с которыми возможны разные варианты...

Естественно, убрать звёзды и проверить один частный вывод невозможно. А вот проверить теорию в целом, подвигав отдельные объекты, можно. Если она работает для отдельных объектов самых причудливых конфигураций, то, наверное, и полученным с её помощью космологическим решениям можно верить.