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/ NetNews Usenet Archive 1992 #26 / NN_1992_26.iso / spool / sci / math / 14809 < prev    next >
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Internet Message Format  |  1992-11-11  |  3.8 KB

  1. Xref: sparky sci.math:14809 sci.physics:18734
  2. Path: sparky!uunet!charon.amdahl.com!pacbell.com!sgiblab!zaphod.mps.ohio-state.edu!cs.utexas.edu!sun-barr!ames!agate!physics.Berkeley.EDU!aephraim
  3. From: aephraim@physics.Berkeley.EDU (Aephraim M. Steinberg)
  4. Newsgroups: sci.math,sci.physics
  5. Subject: Re: Three-sided coin
  6. Date: 12 Nov 1992 03:30:24 GMT
  7. Organization: University of California, Berkeley
  8. Lines: 53
  9. Message-ID: <1dsj4gINNeuh@agate.berkeley.edu>
  10. References: <1992Nov11.061630.22658@galois.mit.edu> <1drt9sINN7hu@darkstar.UCSC.EDU> <11NOV199218361868@utkvx2.utk.edu>
  11. NNTP-Posting-Host: physics.berkeley.edu
  12.  
  13. In article <1drt9sINN7hu@darkstar.UCSC.EDU>, ask@ucscb.UCSC.EDU (Andrew Stanford Klingler) writes...
  14. >Coins "flip nicely" because they're nearly two-dimensional symmetric objects.
  15. >If I remember my mechanics correctly, the only stable rotations are about the
  16. >inertial axes with the highest and lowest moments.  In this case that means
  17. >the "vertical" axis and any "horizontal" axis.  I don't recall how to
  18. >compute the angular trajectory of an object with an arbitrary initial
  19. >orientation and spin, but the general answer will not be proportional times
  20. >for proportional solid angles.  If the coin is "nicely flipped" it should
  21. >be proportional times for proportional pure angles, giving a "floating
  22. >through honey" solution h=d.  But as you say, this is far from relevant
  23. >to a real throw.
  24.  
  25. The terms "vertical" and "horizontal" here are misleading.  What you say
  26. is correct, but there is no guarantee that in a "nice flip" (by which I
  27. assume you mean one in which the coin rotates about the diameter and
  28. not the cylinder axis) the rotation axis will be oriented horizontally.
  29. In fact I think that, albeit photogenic, such coin tosses are probably
  30. relatively rare in practice (though certainly easy with practice :-).
  31. I believe that, even if we assume all rotation to be about one of these
  32. "special" axes (except for the precession due to gravity, of course),
  33. the random distribution of where in real space that axis points will give
  34. back my initial solid angle response.
  35.  
  36. I'm also not convinced that the mellifluous approximation is as bad as
  37. it has been given credit.  The essential point is that the coin not
  38. bounce around so violently upon landing that it invariably ends up in
  39. one of the lower-energy states (heads or tails, in the case of radius
  40. being 1.4 times thickness).  All of the landing states are insensitive
  41. to _small_ perturbations, since what the solid angle approach means is
  42. that it lands on whatever is directly below the center of mass.  As the
  43. edge hits the table, the coin begins rotating about the horizontal (true
  44. horizontal, now), and if it is damped sufficiently, it will never fall
  45. over nor climb up onto an edge.  If, on the other hand, it bounces back
  46. off the table, the rotation will continue freely, and at that point the
  47. probability of how it will next hit is presumably determined by polar,
  48. not solid, angles.  Of course, related to the fact that heads and tails
  49. are lower energy states, it is not guarranteed that once it lands heads
  50. and bounces, it bounces high enough to rotate around to its edge-- whereas
  51. if it bounces off its edge, it is generally free to rotate around to
  52. one face or the other.  In the limit of many bounces, this becomes like
  53. optical pumping, and makes the higher-energy state very unlikely,
  54. possibly bringing us back to John Baez's original solution.  If there
  55. are no (or few) bounces, the system never reaches thermal equilibrium,
  56. and I think the honey approach is approximately correct.
  57.  
  58. So much time spent discussing items I earn so few of :-).
  59.  
  60. -- 
  61. Aephraim M. Steinberg                    | "WHY must I treat the measuring
  62. UCB Physics                              | device classically??  What will
  63. aephraim@physics.berkeley.edu            | happen to me if I don't??"
  64.                                          |       -- Eugene Wigner
  65.