Простейший гироскоп – Что такое гироскоп, для чего нужен, и как работает?

Свойства простейшего механического гироскопа

Механический гироскоп — не такое уж сложное устройство, при этом его работа — довольно красивое зрелище. Его свойства изучают ученые уже более двухсот лет. Можно было бы подумать, что все изучено, ведь давно уже найдено и практическое применение и тема должна быть закрытой.

Но находятся увлеченные люди, которые не устают утверждать, что при работе гироскопа происходит изменение его веса при вращении в ту или иную сторону или в определенной плоскости. Причем звучат такие выводы, как будто гироскоп преодолевает гравитацию. Или он образует так называемую зону гравитационной тени. И наконец, находятся люди, которые говорят, что если скорость вращения гироскопа превысить до некоторой критической величины, то данное устройство приобретает негативный вес начинает отлетать от Земли.

С чем же мы имеем дело? Возможность прорыва цивилизации или псевдонаучное заблуждение?

Теоретически изменение веса возможно, но на таких больших скоростях, что экспериментально это проверить невозможно в обычных условиях. Но есть люди, которые уверяют, что они видели преодоление земного тяготения при скорости вращения всего в пределах нескольких тысяч минут. Проверке этой гипотезе посвящен данный эксперимент.

Характеристики простейшего самодельного гироскопа.

Далеко не каждому по возможности собрать гироскоп. Авто ролика собрал гироскоп массой более 1 кг. Максимальная скорость вращения  5000 оборотов.  Если эффект изменения веса действительно присутствует, он будет заметен на рычажных весах. Их точность, учитывая трение в шарнирах, лежит в пределах 1 гр.

Приступим к эксперименту.

Вначале раскрутим уравновешенный гироскоп в горизонтальной плоскости по часовой стрелке. Вращающийся маховик никогда не будет полностью уравновешен, так как невозможно произвести его идеальную балансировку. Да и нет идеальных подшипников.

Откуда возникает осевая и радиальная вибрация, которая переходит на коромысло весов? В результате чего может возникнуть мнимое увеличение или уменьшение веса? Попробуем раскрутить маховик в другую сторону, чтобы проверить теорию о том что именно направление вращения играет главную роль в гравитационном затмении. Но, похоже, чуда так и не произойдет.

Что будет, если подвесить и раскрутить гироскоп в вертикальной плоскости? Но и в этом случае не происходит никаких изменений на весах.

Принудительная прецессия.

Возможно в школе или в институте вам показывали такую установку для демонстрации принудительной прецессии. Если раскрутить гироскоп, например, по часовой стрелке в вертикальной плоскости, а потом повернуть его опять же по часовой стрелке, если смотреть сверху, но уже в горизонтальной плоскости, то он как бы взлетает. Таким образом он реагирует на внешние воздействия и стремится совместить оснь и направление своего вращения с осью и направлением вращения в новой плоскости.

У некоторых людей внезапно нарывших эту тему, складывается ошибочное понимание этого процесса. Мм кажется, что механический гироскоп способен взлететь, если его принудительно раскрутить во второй плоскости и таким образом якобы можно создать инновационный двигатель. В то же время гироскоп здесь поднимается лишь потому, что отталкивается от вращающейся подставки, а она в свою очередь отталкивается от стола. В невесомости суммарный импульс такой конструкции будет равен нулю.

izobreteniya.net

Гироскоп у тебя дома :: Класс!ная физика

ГИРОСКОП У ТЕБЯ ДОМА

Простейшим гироскопом является обыкновенный детский волчок, быстро вращающийся вокруг своей оси. Ось волчка может изменять своё положение в пространстве, поскольку её верхний конец не закреплен. У гироскопов , применяемых в технике, свободный поворот оси можно обеспечить, закрепив её в рамках карданова подвеса, позволяющего оси волчка занять любое положение в пространстве.


Такой гироскоп имеет 3 степени свободы.
Свойства гироскопа проявляются при выполнении двух условий: ось вращения гироскопа должна иметь возможность изменять своё направление в пространстве, и угловая скорость вращения гироскопа вокруг своей оси должна быть очень велика по сравнению с той угловой скоростью, которую будет иметь сама ось при изменении своего направления.

Первое свойство гироскопа с тремя степенями свободы состоит в том, что его ось стремится устойчиво сохранять в мировом пространстве приданное ей первоначальное направление.
Если эта ось вначале направлена на какую-нибудь звезду, то при любых перемещениях основания прибора и случайных толчках она будет продолжать указывать на эту звезду, меняя свою ориентировку относительно земных осей. Впервые это свойство гироскопа использовал французский учёный Л. Фуко для экспериментального доказательства вращения Земли вокруг её оси в 1852 г.. Отсюда и само название «гироскоп», что в переводе означает «наблюдать вращение».

Второе свойство гироскопа обнаруживается, когда на его ось начинают действовать сила или пара сил, стремящиеся привести ось в движение. Под действием силы конец оси гироскопа будет отклоняться в направлении, перпендикулярном к этой силе; в результате гироскоп вместе с рамкой начнёт вращаться вокруг оси , притом не ускоренно, а с постоянной угловой скоростью.


Это вращение называется прецессией; оно происходит тем медленнее, чем быстрее вращается вокруг своей оси сам гироскоп. Если в какой-то момент времени действие силы прекратится, то одновременно прекратится прецессия и ось мгновенно остановится, т. е. прецессионное движение гироскопа безынерционно.
Наряду с прецессией ось гироскопа при действии на неё силы может ещё совершать нутацию - небольшие, но быстрые, обычно незаметные на глаз, колебания оси около её среднего направления. Размахи этих колебаний у быстро вращающегося гироскопа очень малы и из-за наличия сопротивления и быстро затухают.


Прецессионное движение можно наблюдать и у детского волчка.

Устали? - Отдыхаем!

class-fizika.narod.ru

Что такое гироскоп, для чего нужен, и как работает?

Гироско́п (от др. -греч. γυρο «вращение» и др. -греч. σκοπεω «смотреть» ) — устройство, способное измерять изменение углов ориентации связанного с ним тела относительно инерциальной системы координат. Основные два типа гироскопов по принципу действия: механические гироскопы, оптические гироскопы. По режиму действия гироскопы делятся на: датчики угловой скорости, указатели направления. Однако, одно и то же устройство может работать в разных режимах в зависимости от типа управления. Среди механических гироскопов выделяется ро́торный гироско́п — быстро-вращающееся твёрдое тело, ось вращения которого способна изменять ориентацию в пространстве. При этом скорость вращения гироскопа значительно превышает скорость поворота оси его вращения. Основное свойство такого гироскопа — способность сохранять в пространстве неизменное направление оси вращения при отсутствии воздействия на неё моментов внешних сил. Свойства гироскопа используются в приборах — гироскопах, основной частью которых является быстро вращающийся ротор, который имеет несколько степеней свободы (осей возможного вращения) . Гироскопы используются в виде компонентов как в системах навигации (авиагоризонт, гирокомпас, ИНС и т. п.) , так и в нереактивных системах ориентации и стабилизации космических аппаратов.

прибор. типа детской юлы. применяется в навигации.

Гироско́п (от др. -греч. γυρο «вращение» и др. -греч. σκοπεω «смотреть» ) — устройство, способное измерять изменение углов ориентации связанного с ним тела относительно инерциальной системы координат. Схема простейшего механического гироскопа в карданном подвесеОсновные типы гироскопов по количеству степеней свободы: 2х-степенные, 3х-степенные. Основные два типа гироскопов по принципу действия: механические гироскопы, оптические гироскопы. По режиму действия гироскопы делятся на: датчики угловой скорости, указатели направления. Однако, одно и то же устройство может работать в разных режимах в зависимости от типа управления. Среди механических гироскопов выделяется ро́торный гироско́п — быстро-вращающееся твёрдое тело, ось вращения которого способна изменять ориентацию в пространстве. При этом скорость вращения гироскопа значительно превышает скорость поворота оси его вращения. Основное свойство такого гироскопа — способность сохранять в пространстве неизменное направление оси вращения при отсутствии воздействия на неё моментов внешних сил. Впервые это свойство использовал Фуко в 1852 г. для экспериментальной демонстрации вращения Земли. Именно благодаря этой демонстрации гироскоп и получил своё название от греческих слов «вращение» , «наблюдаю» .

Гироскоп - быстро вращающееся симметричное твердое тело, у которого: -1- ось вращения может изменять свое направление в пространстве; -2- угловая скорость вращения велика по сравнению с угловой скоростью, которую может иметь сама ось при изменении своего направления. Различают два основных типа гироскопов: - гироскопы с двумя степенями свободы; и - гироскопы с тремя двумя степенями свободы, которые в свою очередь подразделяются на астатические и на позиционные. В зависимости от физических свойств чувствительных гироскопических элементов различают гироскопы с механическим или с жидкостным ротором, а также вибрационные, лазерные, ядерные гироскопы. Гироскопы применяются для автоматического управления движением самолетов, судов, ракет и др.

Массивный вращающийся диск для уменьшения влияния внешних факторов на объект при движении

Могу добавить что гироскоп сохраняет направление своей оси даже в космосе.

если упростить - это волчек, котоый крутится с высокой скоростью .. как правило вращактся при промощи электромотора. если знакома с детской игрушкой "Юла" ., то знаешь, что раскрученную юлу трудно отклонить от вертикального положения, а если отклонить - она стремится его восстановить . Так же работает и гироскоп. "волчок" вращаясь с огромной скоростью ( порядка десятков - сотен тысяч оборотов в минуту) занимает в пространстве определенное положение . если попвтаться его от этого положения отеклонить - на концах оси его вращения возникают силы, котрые измеряются датчиками .. по величине этих сил можно определить степень отклонения от первоначального положения. используется в навигации и прборах автоматического управления .. где-то так . .

Навигатор помоему

а что такое поисковые системы в интернете и как их сипользовать?... не пробовали?)

Если вы найдете на современном самолете механический гироскоп (кроме резервного авиагоризонта) , можете забрать его себе на память. Сейчас везде лазерные или оптоволоконные гироскопы. Они определяют только угловые скорости. А дальше - математика. Три лазерных гироскопа и три акселерометра по трем осям - это бесплатформенная инерциальная навигационная система (ИНС) - прощай, любимая ЭЛЕКТРОМЕХАННИКА, мне будет тебя нехватать.

Здравствуйте! Гироскоп основан на стремлении сохранения направления оси вращающегося тела и хорошо видно на волчке, который, вращаясь, стоит и не падает. Это очень важное свойство широко применчяется во многих областях науки и технике, когда необходимо автономно оценить отклонения объекта в пространстве от заданного положения, не используя информации о положении объекта относительно окружающей среды (напр. в самолёте, космическом корабле, подводной лодке...) . В современном гироскопе установлен быстро вращающийся "волчок", раскручиваемый электромотором и находящийся в подвешенном свободном положении (в двух перепендикулярных подвесках-осях - "карданном подвесе"), а поскольку ось вращающегося волчка сохраняет своё начальное пространственное положение, то оценивая (электронным способом) изменение положения оси волчка в пространстве относительно "стенок" прибора, можно точно определить изменение пространственного положения объекта, к которому жёство прикреплён прибор. Всего Вам доброго.

Посмотри, полезноhttps://yandex.ru/video/search?text=%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B9%20%D0%B3%D0%B8%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF&path=wizard&parent-reqid=1488367521407377-8759930506743900624103726-sfront7-047&noreask=1&filmId=3203251870612712147

Гироско́п (от др. -греч. γῦρος — круг + σκοπέω — смотрю) — устройство, способное реагировать на изменение углов ориентации тела, на котором оно установлено, относительно инерциальной системы отсчета.

touch.otvet.mail.ru