Почему крутящееся яйцо встает?

Если сваренное вкрутую яйцо закрутить достаточно быстро на столе, оно будет стоять вертикально, до тех пор пока продолжает вращаться. Хотя вращающееся яйцо поднимается из-за силы трения между яйцом и столом, полное объяснение включает в себя относительно сложный набор уравнений.

В попытке объяснить концепции для более широкой аудитории физик Род Кросс из Университета Сиднея искал более простое объяснение подъема вращающегося яйца.

«Вращающиеся яйца изучались более 100 лет назад, но ранее не было простого объяснения для подъема, ни яиц, ни их верхней части», — сказал Кросс. «Физику этого процесса нельзя объяснить тем, что яйцо поднимается, потому что уравнения предсказывают, что оно будет подниматься».

«Часть проблемы заключается в том, что не было достаточно экспериментальных измерений, чтобы понять отдельные роли трения, скольжения и качения в том, чтобы яйцо (или верхняя часть) поднимается, а затем перестает это делать, если оно начинает недостаточно быстро вращаться.»

В экспериментах с твердым алюминиевым сфероидом Кросс продемонстрировал важную характеристику вращающегося яйца, которая заключается в том, что оно прецессирует (т. е. вращается) около двух разных осей. Очевидное вращение заключается в направлении вокруг вертикальной оси. Однако яйцо также вращается вокруг горизонтальной оси.

Новое исследование показывает, что вращение вокруг горизонтальной оси происходит из-за прецессии, а сама прецессия из-за силы горизонтального трения.

Если яйцо начинает катиться, то сила трения падает до нуля и яйцо перестает подниматься.
С другой стороны, прецессия вращающегося яйца вокруг вертикальной оси вызвана силой (от стола, толкающего яйцо вверх), а не трением.

Эксперименты также подтвердили еще одну связанную характеристику вращающегося яйца: чем быстрее яйцо вращается, тем более вертикально оно стоит. Если яйцо вращается слишком медленно, оно вообще не поднимется, так как медленное вращение заставляет яйцо катиться.