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こまの歳差運動と章動

1. こまがふらつく理由

定常歳差する理想的なこまは、実際には軸がふわふわと上下に揺れながら歳差する——これが章動(nutation)だ。章動の振幅と歳差の速さは初期条件で決まる。

対称こまシミュレーター

CMスピン軸φ=5.7°対称こまL = 4.50 kg·m²/sΩ_p = 1.307 rad/sφ = 5.73°ψ = 0°
高速回転 → 安定な歳差運動。低速 → 章動が増大 → 倒れる。臨界角速度:ω_c = 2√(MgdI₁)/I₃。

シミュレーターで初期条件(倒れ角 \(\theta_0\)、初速 \(\dot\theta_0\))を変えながらこまの運動を観察しよう。\(\dot\theta_0 = 0\) のとき章動は最大。こまの上端は円(定常歳差)ではなくどのような軌跡を描くか?

問い:章動の振幅と歳差速度はどう計算するのか?

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21:08

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