Une fois j'ai regardé une conversation entre deux amis, ou plutôt copines :
R : Oh, vous savez, j'ai un nouveau smartphone, il a même un gyroscope intégré
B : Ah oui j'ai aussi téléchargé moi-même, mis le gyroscope pendant un mois
L : Euh, tu es sûr que c'est un gyroscope ?
B : Oui, un gyroscope pour tous les signes du zodiaque.
Pour faire de tels dialogues un peu moins dans le monde, nous vous suggérons d'apprendre ce qu'est un gyroscope et comment il fonctionne.
Gyroscope : historique, définition
Un gyroscope est un appareil qui a un axe de rotation libre et est capable de répondre aux changements d'angles d'orientation du corps sur lequel il est installé. Lors de la rotation, le gyroscope garde sa position inchangée.
Le mot lui-même vient du grec gyreuo- tourner et skopeo- regarder, observer. Le terme gyroscope a été introduit pour la première fois Jean Foucault en 1852, mais l'appareil a été inventé plus tôt. Cela a été fait par un astronome allemand Johann Bonenberger en 1817.
tournent à haute fréquence solides... L'axe de rotation du gyroscope peut changer de direction dans l'espace. Les obus d'artillerie rotatifs, les hélices d'avions, les rotors de turbines ont les propriétés d'un gyroscope.
L'exemple le plus simple d'un gyroscope est la toupie ou le tourbillon de jouets pour enfants bien connu. Un corps tournant autour d'un certain axe, qui maintient sa position dans l'espace, si certaines forces externes et moments de ces forces n'agissent pas sur le gyroscope. Dans le même temps, le gyroscope est stable et est capable de résister à l'influence des forces externes, qui est largement déterminée par sa vitesse de rotation.
Par exemple, si nous faisons tourner rapidement le tourbillon puis le poussons, il ne tombera pas, mais continuera à tourner. Et lorsque la vitesse du sommet chute à une certaine valeur, la précession commencera - un phénomène lorsque l'axe de rotation décrit un cône et que le moment de l'élan du sommet change de direction dans l'espace.
Types de gyroscopes
Il existe plusieurs types de gyroscopes : deux et trois degrés(séparation par degrés de liberté ou axes de rotation possibles), mécanique, laser et optique gyroscopes (séparation selon le principe d'action).
Considérons l'exemple le plus courant - gyroscope rotatif mécanique... En fait, il s'agit d'un sommet tournant autour d'un axe vertical, qui tourne autour d'un axe horizontal et, à son tour, est fixé dans un autre cadre, qui tourne autour d'un troisième axe. Peu importe comment nous tournons le toit, il sera toujours en position verticale.
Application de gyroscopes
En raison de leurs propriétés, les gyroscopes trouvent très large application... Ils sont utilisés dans les systèmes de stabilisation vaisseau spatial, dans les systèmes de navigation des navires et des avions, dans les appareils mobiles et les consoles de jeux, ainsi que dans les simulateurs.
Intéressé par la façon dont un tel appareil peut s'intégrer dans un téléphone mobile et pourquoi est-il nécessaire là-bas? Le fait est que le gyroscope permet de déterminer la position de l'appareil dans l'espace et de connaître l'angle de déviation. Bien entendu, le téléphone n'a pas de capot directement rotatif, le gyroscope est un système microélectromécanique (MEMS) contenant des composants microélectroniques et micromécaniques.
Comment ça marche en pratique ? Disons que vous jouez à votre jeu préféré. Par exemple, la course. Pour tourner le volant d'une voiture virtuelle, vous n'avez besoin d'appuyer sur aucun bouton, il vous suffit de changer la position de votre gadget entre vos mains.
Comme vous pouvez le voir, les gyroscopes sont des appareils étonnants avec propriétés utiles... Si vous devez résoudre le problème du calcul du mouvement d'un gyroscope dans le domaine des forces externes, contactez les spécialistes du service aux étudiants qui vous aideront à y faire face rapidement et efficacement!
Gyroscope mécanique - pas tellement appareil complexe tandis que son travail est une assez belle vue. Les scientifiques étudient ses propriétés depuis plus de deux cents ans. On pourrait penser que tout a été étudié, car il a longtemps été trouvé et utilisation pratique et le sujet devrait être clos.
Mais il y a des passionnés qui ne se lassent pas d'affirmer que lorsque le gyroscope fonctionne, son poids change lorsqu'il tourne dans un sens ou dans un autre ou dans un certain plan. De plus, de telles conclusions sonnent comme si le gyroscope surmontait la gravité. Ou il forme une zone d'ombre gravitationnelle. Et enfin, il y a des gens qui disent que si la vitesse de rotation du gyroscope est dépassée jusqu'à une certaine valeur critique, alors cet appareil acquiert un poids négatif et commence à s'envoler de la Terre.
A quoi avons-nous affaire ? La possibilité d'une percée dans la civilisation ou une illusion pseudo-scientifique ?
Théoriquement, un changement de poids est possible, mais à des vitesses si élevées qu'il est impossible de le vérifier expérimentalement dans des conditions normales. Mais il y a des gens qui prétendent avoir vu le dépassement de la gravité à une vitesse de rotation de quelques milliers de minutes seulement. Cette expérience est consacrée à tester cette hypothèse.
Caractéristiques du gyroscope fait maison le plus simple.
Tout le monde ne peut pas assembler un gyroscope si possible. Rouleau automatique assemblé par un gyroscope pesant plus de 1 kg. Vitesse de rotation maximale 5000 tr/min. Si l'effet du changement de poids est bien présent, il sera perceptible sur l'équilibre du fléau. Leur précision, compte tenu des frottements dans les charnières, est de 1 gramme près.
Commençons à expérimenter.
Tout d'abord, faites tourner le gyroscope équilibré dans le sens des aiguilles d'une montre dans le plan horizontal. Un volant d'inertie en rotation ne sera jamais complètement équilibré car il ne peut pas être parfaitement équilibré. Oui et non les roulements sont parfaits.
D'où viennent les vibrations axiales et radiales qui sont transférées au fléau ? À la suite de quoi peut-il y avoir une augmentation ou une diminution apparente du poids? Essayons de faire tourner le volant dans l'autre sens pour tester la théorie selon laquelle le sens de rotation joue le rôle principal dans une éclipse gravitationnelle. Mais il semble que le miracle ne se produira jamais.
Que se passe-t-il si vous suspendez et faites tourner le gyroscope dans un plan vertical ? Mais même dans ce cas, il n'y a aucun changement sur la balance.
Précession forcée.
Peut-être qu'à l'école ou à l'institut on vous a montré une telle installation pour démontrer une précession forcée. Si vous faites tourner le gyroscope, par exemple, dans le sens des aiguilles d'une montre dans un plan vertical, puis le tournez à nouveau dans le sens des aiguilles d'une montre, si vous regardez d'en haut, mais déjà dans un plan horizontal, alors il semble décoller. Ainsi, il réagit aux influences extérieures et cherche à combiner l'axe et le sens de sa rotation avec l'axe et le sens de rotation dans le nouveau plan.
Certaines personnes qui sont soudainement tombées sur ce sujet ont une compréhension erronée de ce processus. Mm, il semble qu'un gyroscope mécanique soit capable de décoller s'il est obligé de le faire tourner dans le deuxième plan, et ainsi un moteur innovant peut être supposé être créé. En même temps, le gyroscope ne s'élève ici que parce qu'il est repoussé du support rotatif et qu'il est à son tour repoussé de la table. En apesanteur, l'impulsion totale d'une telle construction sera égale à zéro.
Mécanique gyroscopes sont différents. Le gyroscope rotatif est particulièrement intéressant. Son essence réside dans le fait qu'un corps tournant autour de son axe est assez stable dans l'espace, bien qu'il puisse lui-même changer la direction de l'axe. La vitesse de rotation de l'axe est nettement inférieure à la vitesse de rotation des bords du gyroscope. Faire tourner un gyroscope, c'est comme déplacer un tourbillon sur le sol. La différence entre un whirligig et un gyroscope est que le whirligig est libre dans l'espace, et le gyroscope tourne à des points strictement fixes situés dans la barre extérieure, et dispose d'une protection pour qu'il continue de tourner en cas de chute.
Tu auras besoin de
- - deux couvertures de boîtes de conserve
- - un morceau de stratifié
- - ruban électrique
- - noix 6 pcs.
- - axe ou clou en acier
- - pâte à modeler
- - la colle
- - 2 boulons
- - fil épais
- - percer, limer
Instructions
- Avec ces pièces en main, nous pouvons commencer à assembler le rotor. Exactement au centre des couvercles des boîtes de conserve, nous perforons des trous, de préférence avec le même clou que celui à partir duquel nous réaliserons l'axe du rotor. Ensuite, à l'aide de pâte à modeler, nous fixons les écrous sur le couvercle, vous pouvez en mettre plus de six, le poids le long du bord du rotor augmentera le temps de sa rotation.
- Ensuite, nous créons un axe. Pour ce faire, nous fixons la perceuse électrique dans un étau, resserrons le clou sans capuchon et l'affûtons avec une lime. Cela gardera l'affûtage de l'essieu aussi près que possible du centre de l'essieu. Il est nécessaire d'affûter des deux côtés.
- Sans retirer l'axe affûté de la perceuse, nous ferons une rainure pour le filetage, qui démarrera le rotor. Nous fixons un couvercle avec des écrous à l'axe à l'aide de colle, mais n'en utilisons pas qui durcit trop rapidement. Poxipol fonctionne bien. Enduire les noix avec la même colle.
- Maintenant, la chose la plus importante est l'équilibrage. Pendant que la colle sèche, vous devez placer les poids parfaitement autour du bord du couvercle. Nous allumons la perceuse (verticalement), si le rotor en rotation frappe dans une direction, alors un certain poids n'est pas localisé correctement. Corriger, réessayer. Lubrifier les écrous par le haut et couvrir avec le deuxième couvercle. Collez du ruban électrique sur les bords du rotor. Sec. Le rotor lui-même est prêt !
- Nous prenons deux boulons plus longs, les fixons dans un étau et y perforons des évidements dans lesquels le rotor sera fixé. Maintenant, vous devez créer un cadre extérieur. Découpez un cercle dans le stratifié. Il est préférable de le dessiner à l'avance avec une boussole. Tracez immédiatement des lignes verticales et horizontales à un angle de 90 degrés. Découpez un cercle plus petit à l'intérieur, mais de telle sorte que le rotor s'y adapte. Le long des lignes horizontales, nous faisons des trous pour les boulons opposés. Nous vissons les boulons. Nous plaçons l'axe de notre gyroscope entre eux. Dans ce cas, vous ne devez pas serrer trop fort, sinon le frottement éteindra la vitesse de rotation et rien ne fonctionnera. Laissez environ 1 mm de course, mais de manière à ce que le gyroscope ne tombe pas des boulons. Nous collons les boulons à la barre afin que les vibrations ne les dévissent pas du cadre.
- Il ne reste plus qu'à établir la protection. Nous prenons un fil épais, le plions en un anneau. A l'endroit de la ligne horizontale marquée, nous l'attachons à notre produit. Le gyroscope est prêt. Nous enroulons le fil sur l'axe et, en le tirant fortement, nous vérifions les performances.
Ce produit fait maison intéressera tout d'abord les jeunes enfants. Surtout si vous le mettez ensemble. En général, fabriquer un gyroscope rotatif à partir de moyens improvisés est un excellent moyen de s'amuser et de passer utilement son temps libre. Malgré la complexité visuelle de l'ensemble de la structure, sa fabrication est très simple, car, en fait, un gyroscope est un sommet ordinaire, uniquement avec un "secret".
Cependant, le principe de fonctionnement du gyroscope lui-même est également assez simple : le volant d'inertie tourne dans le sens des aiguilles d'une montre autour de son axe, qui, à son tour, est conjugué à l'anneau et effectue des mouvements de rotation dans le plan horizontal. Cet anneau est fixé rigidement dans un autre anneau qui pivote autour d'un troisième axe. C'est tout le secret.
Processus de fabrication de gyroscopes mécaniques rotatifs
À partir de tuyau en plastique coupez deux anneaux de même largeur. Vous aurez également besoin d'un roulement qui doit être renversé avec de la superglue pour l'empêcher de tourner. Nous enfonçons une "tablette" en bois dans la bague intérieure, dans laquelle vous devez percer un trou au centre pour une tige métallique aux extrémités pointues.
À une extrémité de la tige, nous mettons un morceau de tube en plastique (peut être emprunté à stylo à bille). Dans un anneau en plastique, on perce deux trous pour la tige et on joint avec l'axe du roulement rotatif à l'aide de tubes métalliques plus grand diamètre(Des sections d'antenne télescopiques peuvent être utilisées).
