لماذا يجب أن تتعلم عن مبرهنة مضرب التنس

مبرهنة مضرب التنس (بالإنجليزية: Tennis racket theorem)، تعرف أيضًا بمبرهنة المحور الوسطي، هي نتيجة في الميكانيك الكلاسيكي تصف حركة جسم صلد يحتوي على ثلاثة محاور عزم قصور ذاتي أساسية، وتفسر المبرهنة سبب دوران الجسم حول المحورين القصوريين الأول والثالث بشكل مستقر بينهما يكون الدوران غير مستقر عند المحور الثاني (أو المحور الوسطي).

يمكن ملاحظة هذا التأثير عند مسك مضرب تنس من مقبضه وجعل وجهه أفقيًا ثم رميه بالهواء يلاحظ أنه بالإضافة لدورانه حول المحور الأفقي (















e



2





^











{\displaystyle {\hat {e_{2}}}}



في الشكل التخطيطي) سيقوب بالإنقلاب حول المحاور الأخرى وعند مسك المقبض في جميع المحاولات تقريبًا سيكون المضرب قد أكمل نصف دورة بحيث يكون الوجه العلوي في البداية نحو الأسفل بعد نزوله، وعلى النقيض من هذا يمكن ملاحظة أن المضرب يدور حول محور قبضته (















e



1





^











{\displaystyle {\hat {e_{1}}}}



في الشكل) دون أن يصاحبه إلتفاف حول محور آخر، وهذا ينطبق على الدوران حول المحور المتعامد مع المقبض ووجه المقبض (















e



3





^











{\displaystyle {\hat {e_{3}}}}



) دون حدوث التأثير أيضًا. يمكن أداء نفس التجربة عمليًا مع أي جسم يملك ثلاثة محاور عزم قصورية مثل كتاب أو جهاز تحكم أو هاتف محمول، سبب حدوث هذا التأثير هو إنحرف محور الدوران بشكل طفيف عن المحور القصوري الثاني للجسم، ولا يعتمد هذا على مقاومة الهواء أو الجاذبية.



يشار إلى هذه المبرهنة أيضًا بتأثير جانيبيكوف (Dzhanibekov effect) نسبًة إلى رائد الفضاء السوفييتي فلادمير جانيبيكوف الذي يعتقد بأنه أول من لاحظ هذا التأثير عيانيًا أثناء وجوده في الفضاء عام 1985، لكن في الحقيقة وجد أن كتاب فيزياء قبل 150 سنة أشار إلى هذا التأثير.