Setrvačník

Vyzkoušejte si „na vlastní kůži“ zákon zachování momentu hybnosti! Stoupněte si na spodní otočnou desku a roztočte kotouč setrvačníku kolem vodorovné osy. Pak ho zkuste naklápět pomocí „kormidla“. Co se stane?

Naklopení vyvolá otáčení samotné desky. Čím je to ale způsobené? Když držíme kotouč kolmo ke spodní desce, má moment hybnosti pouze vodorovnou složku. Ve chvíli, kdy kotouč otočíme, se vodorovná složka nebo její část změní na svislou. Jenže! Aby byl moment hybnosti zachován, musí vzniknout další svislá složka momentu hybnosti, namířená na opačnou stranu, aby byl jejich součet stále nulový. A ta se projeví právě roztočením otočné desky na opačnou stranu než kolo.

Může se to zdát jako párty trik, ale setrvačníky neboli gyroskopy se prakticky uplatňují v navigačních a polohových zařízeních, v hodinových strojích nebo třeba jako zásobníky energie. Energii nahromaděnou setrvačníkem lze takto využít například i k pohonu autobusů. A pokud jste někdy jeli na segwayi, vězte, že jeho stabilitu pomáhá zajistit právě setrvačník! Ten vyrovnává náhlé změny a vozítko stabilizuje.

Zákon zachování hybnosti způsobuje také to, že když krasobruslařka přitáhne ruce k tělu, roztočí se rychleji, a naopak zpomalí, když rozpaží – to si na ledě můžete vyzkoušet sami! Ze stejného důvodu se také rychle otáčejí pozůstatky hvězd – třeba neutronové hvězdy – které jsou nesmírně maličké oproti původní hvězdě, ale stále mají většinu její hmotnosti.

Jak vidíte, fyzika je všude kolem nás – a na Fyzikálu jí přicházíme na kloub. Zkoumáme nejen kosmické záření, které k nám přichází i od neutronových hvězd, ale také se podílíme na stavbě vesmírných sond, pro které jsou gyroskopy – setrvačníky – zásadní součástkou! Například u nás stavíme část kosmické mise LISA, která bude ve vesmíru pátrat po gravitačních vlnách ze srážek neutronových hvězd, ale možná dokonce i z dob Velkého třesku… ale o tom zase někdy příště!