Эффект Джанибекова, Гайка Джанибекова Опции

В теме Андрея К The Great Solar Serpent я впервые ознакомился с эффектом Джанибекова. Моей первой реакцией был восторг (см. сообщ. 18). ЯНДЕКС на запрос "Эффект Джанибекова" выдал кучу повторяющейся информации. Из этого мусора я выбрал два сайта:
1) http://oko-planet.su/2009/07/23/yeffekt-dz...hanibekova.html
и
2) http://pokon21.ru/nauka/effekt_dzhanibekova/
Интересно обсуждение на форуме
3) http://dxdy.ru/post109077.html#p109077
Эффект прицепляют к Земным катастрофам,- см. видео
http://intelogic.ru/news/perevorot_zemli_e...a/2010-10-02-47
и даже к генераторам инерции
http://zhurnal.lib.ru/editors/l/lemeshko_a_w/ainerc.shtml
Для затравки помещаю часть текста с сайта 2).

Я специально скрыл под спойлер. Под ним находится "полная бессознанка" приведенная С. Романовым про эффект Джанибекова. Там и теория заговора и чего только нет. Реальную механику с реальным, полным научным объяснением читайте ниже, в сообщении #2 темы.

Модератор

скрытый текст

Эффект, обнаруженный российским космонавтом Владимиром Джанибековым, более десяти лет держался российскими учеными в секрете. Он не только нарушил всю стройность ранее признанных теорий и представлений, но и оказался научной иллюстрацией грядущих глобальных катастроф. Известно великое множество научных гипотез о так называемом конце света. Утверждения различных ученых о смене земных полюсов бытуют уже ни одно десятилетие. Но, несмотря на то, что многие из них имеют стройные теоретические доказательства, казалось, что, ни одну из этих гипотез нельзя проверить экспериментальным путем. Из истории, а особенно новейшей истории науки, известны яркие примеры, когда в процессе испытаний и экспериментов ученые сталкивались с явлениями, идущими вразрез со всеми ранее признанными научными теориями. Именно к таким неожиданностям относится открытие, сделанное советским космонавтом во время своего пятого полета на корабле «Союз Т-13» и орбитальной станции ”Салют-7″ (6 июня — 26 сентября 1985 года) Владимиром Джанибековым. Он обратил внимание на эффект, необъяснимый с точки зрения современной механики и аэродинамики. Виновницей открытия стала обычная гайка. Наблюдая за ее полетом в пространстве кабины, космонавт заметил странные особенности ее поведения. Оказалось, что при движении в невесомости вращающееся тело через строго определенные промежутки времени меняет ось вращения, совершая переворот на 180 градусов. При этом центр масс тела продолжает равномерное и прямолинейное движение. Еще тогда космонавт предположил то, что подобные ”странности поведения” реальны и для всей нашей планеты, и для каждой из ее сфер в отдельности. А значит, можно не только говорить о реальности пресловутых концов света, но и по-новому представить трагедии прошлых и предстоящих глобальных катастроф на Земле, которая, как всякое физическое тело, подчиняется общим природным законам
Почему же столь важное открытие умалчивалось? Дело в том, что обнаруженный эффект позволил отбросить в сторону все ранее выдвинутые гипотезы и подойти к проблеме совсем с иных позиций. Ситуация уникальная – экспериментальное доказательство появилось раньше, чем была выдвинута сама гипотеза. Для создания надежной теоретической базы российские ученые вынуждены были пересмотреть ряд законов классической и квантовой механики. Над доказательствами работал большой коллектив специалистов из Института проблем механики, Научно-технического центра ядерной и радиационной безопасности и Международного научно-технического центра полезных нагрузок космических объектов. Ушло на это более десяти лет. И все десять лет ученые отслеживали, не заметят ли подобного эффекта зарубежные астронавты. Но иностранцы, вероятно, гаек в космосе не закручивают, благодаря чему мы не только имеем приоритеты в открытии этой научной проблемы, но и почти на два десятилетия опережаем весь мир в ее изучении. Какое-то время считалось, что феномен имеет лишь научный интерес. И лишь с того момента, когда удалось теоретически доказать его закономерность, открытие обрело свое практическое значение. Было доказано, что изменения оси вращения Земли являются не загадочными гипотезами археологии и геологии, а закономерными событиями в истории планеты. Изучение проблемы помогает рассчитывать оптимальные временные рамки стартов и полётов космических кораблей. Стала более понятной природа таких катаклизмов, как тайфуны, ураганы, потопы и наводнения, связанные с глобальными смещениями атмосферы и гидросферы планеты. Открытие эффекта Джанибекова послужило толчком к развитию абсолютно новой области науки, которая занимается псевдоквантовыми процессами, то есть квантовыми процессами, которые происходят в макромире. Ученые всегда говорят о каких-то непонятных скачках, если речь заходит о квантовых процессах. В обычном макромире вроде бы все происходит плавно, пусть даже иногда очень быстро, но последовательно. А в лазере или в различных цепных реакциях процессы происходят скачком. То есть до их начала все описывается одними формулами, после – уже совсем другими, а о самом процессе – ноль информации. Считалось, что все это присуще только микромиру. Руководитель департамента прогнозирования природных рисков Национального комитета экологической безопасности, Виктор Фролов и заместитель директора НИИЭМ МГЩ член совета директоров того самого центра полезных космических нагрузок, который занимался теоретической базой открытия, Михаил Хлыстунов, обнародовали совместный доклад. В этом докладе об эффекте Джанибекова сообщили всей мировой общественности. Сообщили из морально-этических соображений. Скрывать от человечества возможность катастрофы было бы преступлением. Но теоретическую часть наши ученые держат за ”семью замками”. И дело не только в возможности торговать самим ноу-хау, но и в том, что оно напрямую связано с удивительными возможностями прогнозирования природных процессов.

P.S. Сегодня ровно год, как я на форуме. 1000 с небольшим сообщений и вторая открытая тема. Юбилей, однако!

Поздравляю с годиком! :D

Эффект Джанибекова (гайка Джанибекова)

Программа демонстрирующая эффект Джанибекова.
Скачать программу: [attachment=87112:attachment]
Для запуска программы нажмите на кнопочку (Start). Гайку можно вращать и масштабировать кнопками мышки и роликом.

Эффект Джанибекова заключается в том, что тело свободно вращающееся в невесомости и имеющее определённые моменты инерции и начальные скорости вращения, ведёт себя следующим образом: сначала оно вращается вокруг одной оси, потом эта ось вдруг неожиданно переворачивается в противоположенную сторону, после чего тело продолжает вращаться как и до переворота, потом ось опять переворачивается в противоположенную сторону, возвращаясь в исходное положение, и тело опять вращаться как в начале, а потом опять ось переворачивается и так далее.

Поскольку в земных условиях посмотреть на эффект Джанибекова сложно, из-за отсутствия невесомости, то как это происходит можно посмотреть в приведённой программе, которая эффект Джанибекова неплохо моделирует. Делается это так:

Методика моделирования эффекта Джанибекова
В качестве начальных условий нужно задать три момента инерции (Iteration moments) тела. Вместо них можно задать размеры условного параллелепипеда который будем вращать (Cube sides) и плотность его материала (density), тогда его моменты инерции вычисляются по следующим формулам:

1. Ix = density * x * y * z * (yІ + zІ) / 12
2. Iy = density * x * y * z * (xІ + zІ) / 12
3. Iz = density * x * y * z * (xІ + yІ) / 12

Также задаются три начальные скорости вращения по осям (wx, wy, wz) в оборотах в секунду. Чтобы превратить их в углы поворотов (OmegaX, OmegaY, OmegaZ), их надо домножить на 2*Pi.

Далее вычисляются комплексы моментов из формулы Эйлера:

1. Dix = (Iz - Iy) / Ix
2. Diy = (Iz - Iy) / Ix
3. Diz = (Iy - Ix) / Iz

После чего начинается итерирование, то есть последовательное вычисление новых углов поворота, по ним находятся положения осей гайки, по положениям осей рисуется на экране сама гайка, и так продолжается по кругу. Углы поворотов (OmegaX, OmegaY, OmegaZ) вычисляются по таким формулам:

1. DeltaOmegaX = -Dix * OmegaY * OmegaZ * Speed * deltaTime
2. DeltaOmegaY = -Dix * OmegaX * OmegaZ * Speed * deltaTime
3. DeltaOmegaZ = -Dix *OmegaX * OmegaY * Speed * deltaTime

1. OmegaX = OmegaX +DeltaOmegaX
2. OmegaY = OmegaY +DeltaOmegaY
3. OmegaZ = OmegaZ +DeltaOmegaZ

Здесь deltaTime - время прошедшее с предыдущей итерации, Speed - это параметр в окошке программы, чтобы просто регулировать скорость работы. Если возникают глюки в работе, то надо сделать его поменьше.

Далее надо повернуть объект на указанные углы. Ротации (то куда повёрнут объект в пространстве) в OpenGL задаются матрицами 3x3. Матрица - это три вектора задающие направления трёх взаимно-перпендикулярные осей объекта. Называются они Right (право, тангаж), Direction (вперёд, крен), Up (вверх, рысканье). Матрица по-умолчанию из этих трёх векторов выглядит так:
Матрица
[ 1 0 0 ] - вектор Right
[ 0 1 0 ] - вектор Direction
[ 0 0 1 ] - вектор Up
Чтобы повернуть эту матрицу на найденные нами углы (OmegaX, OmegaY, OmegaZ), нужно создать три матрицы вращений вокруг осей X Y и Z и домножить её на них.

Матрицы вращений выглядят так:
Вокруг оси X:

[ 1 0 0 ]
[ 0 cos(OmegaX) -sin(OmegaX) ]
[ 0 sin(OmegaX) cos(OmegaX) ]

Вокруг оси Y:

[ cos(OmegaY) 0 sin(OmegaY) ]
[ 0 1 0 ]
[ -sin(OmegaY) 0 cos(OmegaY) ]

Вокруг оси Z:

[ cos(OmegaZ) -sin(OmegaZ) 0 ]
[ sin(OmegaZ) cos(OmegaZ) 1 ]
[ 0 0 0 ]
Угол alfa здесь - это соответственно углы (OmegaX, OmegaY, OmegaZ).
Получив три матрицы вращений последовательно умножаем их на матрицу гайки. Делается это по следующим формулам.

1. ResultMatrix[0, 0] = M1[0, 0] * M2[0, 0] + M1[0, 1] * M2[1, 0] + M1[0, 2] * M2[2, 0]
2. ResultMatrix[0, 1] = M1[0, 0] * M2[0, 1] + M1[0, 1] * M2[1, 1] + M1[0, 2] * M2[2, 1]
3. ResultMatrix[0, 2] = M1[0, 0] * M2[0, 2] + M1[0, 1] * M2[1, 2] + M1[0, 2] * M2[2, 2]
4. ResultMatrix[1, 0] = M1[1, 0] * M2[0, 0] + M1[1, 1] * M2[1, 0] + M1[1, 2] * M2[2, 0]
5. ResultMatrix[1, 1] = M1[1, 0] * M2[0, 1] + M1[1, 1] * M2[1, 1] + M1[1, 2] * M2[2, 1]
6. ResultMatrix[1, 2] = M1[1, 0] * M2[0, 2] + M1[1, 1] * M2[1, 2] + M1[1, 2] * M2[2, 2]
7. ResultMatrix[2, 0] = M1[2, 0] * M2[0, 0] + M1[2, 1] * M2[1, 0] + M1[2, 2] * M2[2, 0]
8. ResultMatrix[2, 1] = M1[2, 0] * M2[0, 1] + M1[2, 1] * M2[1, 1] + M1[2, 2] * M2[2, 1]
9. ResultMatrix[2, 2] = M1[2, 0] * M2[0, 2] + M1[2, 1] * M2[1, 2] + M1[2, 2] * M2[2, 2]

Здесь M1 - это исходная матрица, а М2 - матрицы вращений, сначала первая, потом вторая, потом третья. Получив результат, мы получаем новые положения осей гайки в пространстве.
Интересные начальные условия
Если поставить стороны куба (Cube sides) в 10, 10, 1, то характер вращения изменится. Гайка уже не будет резко переворачиваться, а её ось вращения будет периодически плавно переходить из зелёной в красную, и из красной в зелёную, при этом синяя ось будет двигаться строго по кругу, в чём легко убедиться включив в программе опцию (Lines).

Если выставить стороны куба в 10, 1, 1, то будет происходить примерно тоже самое, только меняться местами будут уже не зелёная и красная, а зелёная и синяя оси.

Выставлять скорость слишком большой нельзя, потому, что тогда омеги начнут рости, и когда превысят предел допустимый для вещественных чисел, программа это зафиксирует и остановится. В прочем это можно изменить изменив параметр (Stop on error) c omega на none.

Если интересно посмотреть расчёты, то это можно сделать поставив галочку (Type log) и заглянув на закладку (Log). Отслеживать расчёты удобнее в пошаговом режиме (Step by step running), нажимая на кнопку (Step) для расчёта следующего шага.
3D-crosseyed эффект Объёмное изображение
Суть новомодного эффекта 3D-crosseyed в том, можно увидеть объёмное изображение на плоском мониторе, всего лишь правильно перенастроив собственные глаза.

Включается эффект галочкой "3D-crosseyed" в результате чего на экран выводятся рядом две картинки, одна для правого, другая для левого глаза.

Чтобы увидеть объёмное изображение, нужно развести глаза в стороны, чтобы они смотрели не в одну точку, а каждый на свою картинку. Если так скосить, то картинка раздвоится, и будет видно не две шестерёнки, а четыре, по два у каждого глаза. А далее надо свести эти два изображения так, чтобы вместо четырёх шестерёнок осталось только три, то есть, чтобы две внутренние шестерёнки слились воедино. На них то и нужно смотреть. Тогда перед глазами вдруг неожиданно возникнет объёмный объект, как бы парящий в воздухе, а не просто нарисованный на экране.

Если усилием воли добиться этого от своего зрения не получается, то можно применить хитрость. Взять лист бумаги или использовать просто ладошку и поставить его поперёк экрана так, чтобы он отделял левую шестерёнку от правой. И не давал правому глазу видеть левую шестерёнку, а левому глазу - правую. Далее перед глазами полученные два изображения шестерёнки которы надо свести воедино, и появится полная объёмная 3D-шестерёнка.

Потренироваться не скачивая программу можно на этой большой картинке:
[attachment=49612:attachment]
Чтобы в программе было удобнее смотреть, рекомендуется закрыть левую панель нажав на клавишу F2.

История открытия эффекта

эффект Джанибекова был описан в 1985 году
Космонавт Джанибеков обнаружил феномен: вращающаяся в невесомости гайка вполне себе так равномерно вращается некоторое время, а потом энергично переворачивается и вращается дальше, потом опять переворачивается и т.д. Когда это заметили, сразу народ напридумывал всяких новых теорий, торсионных полей, появились всякие газетные статьи про то, что скоро наша Земля также перевернется и т.п. А дело-то было просто в том, что, как известно, вращение тела относительно главной оси со средним моментом инерции (т.е. не наименьшим и не наибольшим) неустойчиво. Отсюда мораль: прежде чем придумывать новые теории на каждую гайку, неплохо бы получше выучить старые.
При транспортировке грузов в космос вещи упаковываются в мешки, которые крепятся металлическими лентами, зафиксированными винтами и "барашками" гайками с "ушками". Разбирая груз в невесомости, достаточно стукнуть пальцем по "барашку". Он отлетает, ты его спокойно ловишь и кладешь в карман. Открутив очередной "барашек", Владимир Александрович обратил внимание, как гайка, пролетев 40 сантиметров, неожиданно перевернулась вокруг своей оси и полетела дальше. Пролетев еще 40 сантиметров, опять перевернулась. Джанибеков закрутил "барашек" обратно и повторил эксперимент. Результат тот же. Тогда космонавт попробовал повторить с другим "барашком". Ее полет до "точки переворота" составил 43 сантиметра. Джанибеков решил попробовать с каким-нибудь другим объектом. Запущенный пластилиновый шарик точно так же, пролетев некоторое расстояние, перевернулся вокруг своей оси и полетел дальше.

Источник: http://otvet.mail.ru/question/9420973/
В этой связи возникает закономерный вопрос: а что же собственно открыл Джанибеков, если подобное поведение объектов легко моделируется по формулам Эйлера восемнадцатого века?

Думаю, заслуга Джанибекова в том, что он обнаружил особые начальные условия (определённые моменты инерции и угловые скорости) при которых тело ведёт себя столь странным образом. Удивительно, что за триста лет существования этих формул никто до него этого не обнаружил. Хотя с другой стороны, на Земле нет невесомости, и на практике найти эффект нельзя, а компьютеров в те далёкие времена или не было вовсе, или были совсем ещё в зачаточном состоянии, а без трёхмерной визуализации найти эффект крайне сложно.

Так, что будьте внимательны, и может быть даже в старых и знакомых вещах сможете найти что-то новое и вписать своё имя в историю.

Комментарий: Программка замечательная, ставится легко, работает как под XP, так и под Vista. Хорошая учебное пособие не только для школьников. К сожалению не нашел автора статьи, есть только электронный адрес. traintospace@gmail.com

Копипаста, для вывода темы в более-менее сознанку. =)
Что самое любопытное, я где-то на днях разбирал свои завалы 3-4 летней давности и наткнулся на статью. Отложил. Дай, думаю, скину на форум. И тут бац! Уже не в первый раз замечаю синхронистичность мыслей.