이 문제는 팽이문제도 마찬가지고 보통 학부수준에서는 위에 짤처럼 회전이 나타난다는걸 전제해서 문제를 풉니다만 솔직히 제대로 이해하려면 학부수준에서는 좀 어려운 문제입니다.
그 이유는 회전하는 물체의 개별적인 요소들이 외부에서 토크(이 문제에서는 중력)가 가해졌을때 어떠한 방향전향이 이루어지는지를 알아야 하는데 단순히 직관적으로 이해하기 힘들고 텐서와 같은 3x3행렬을 동원해서 풀어야 하기 때문입니다.
회전하는 물체에 중력과 같은 외력에 의해 다른 회전요소가 추가되기 때문에 역학적으로 이해하려면 전향력까지 동원해야 합니다. 단순히 도식적으로 오른손법칙을 이용 각운동량과 토크만을 사용해서 설명하지 못하는 현상입니다.
참고로 회전문제는 일반적인 선운동과 달리 직관적으로 이해하기 힘든 현상들이 많이 나타납니다. 선운동의 경우는 그냥 단순히 힘의 변화는 그냥 선운동량의 변화만을 고려하면 되는데 선운동량은 사실 질량이 스칼라이고 선속도가 단순벡터라서 결과자체가 직관적입니다. 하지만 회전운동의 경우 각운동량은 회전관성과 각속도의 곱의 형태 또는 각운동량과 모멘트팔의 외적의 형태인데 선운동량에서 질량이 스칼라인데 반해 이에 대응하는 각운동량에서의 회전관성은 텐서입니다. 이말인즉슨 시간에 따라 고정된 값이 아니라는 뜻입니다. 그래서 일반적인 선운동에 비해 굉장히 특이한 형태를 띌수가 있습니다.
예전 Veritasium에 올라온 영상을 보고 난뒤 설명을 깔끔하게 한 자료를 검색하다가 찾은 유튜브 영상인데 이 설명도 물리쪽에 대한 이해가 없으면 이해하기 쉽지 않겠지만 제가 찾은 영상중에서는 가장 본질에 가깝게 설명한 영상입니다. 참고하시기 바랍니다