Odată am urmărit o conversație între doi prieteni, sau mai degrabă prietene:
R: Oh, știi, am un smartphone nou, are chiar și un giroscop încorporat
B: Ah, da, l-am descărcat și pentru mine, am pus un giroscop pentru o lună
R: Ești sigur că este un giroscop?
B: Da, un giroscop pentru toate semnele zodiacului.
Pentru ca astfel de dialoguri în lume să fie puțin mai puține, vă sugerăm să aflați ce este un giroscop și cum funcționează.
Giroscop: istorie, definiție
Un giroscop este un dispozitiv care are o axă de rotație liberă și este capabil să răspundă la modificările unghiurilor de orientare ale corpului pe care este instalat. Giroscopul își păstrează poziția neschimbată în timpul rotației.
Cuvântul în sine provine din greacă gyreuo- rotiți și skopeo- Priviți, priviți. Termenul giroscop a fost introdus pentru prima dată Jean Foucaultîn 1852, dar dispozitivul a fost inventat mai devreme. Acest lucru a fost făcut de un astronom german Johann Bonenbergerîn 1817.
Ele se rotesc la frecvență înaltă. corpuri solide. Axa de rotație a giroscopului își poate schimba direcția în spațiu. Obuzele de artilerie rotative, elicele aeronavelor, rotoarele turbinelor au proprietățile giroscopului.
Cel mai simplu exemplu de giroscop este spinning top sau cunoscutul top de jucării pentru copii. Un corp care se rotește în jurul unei anumite axe, care își menține poziția în spațiu, dacă unele forțe externe și momente ale acestor forțe nu acționează asupra giroscopului. În același timp, giroscopul este stabil și capabil să reziste influenței unei forțe externe, care este în mare măsură determinată de viteza sa de rotație.
De exemplu, dacă învârtim rapid vârful și apoi îl împingem, acesta nu va cădea, ci va continua să se rotească. Și când viteza vârfului scade la o anumită valoare, va începe precesia - un fenomen când axa de rotație descrie un con, iar momentul unghiular al vârfului își schimbă direcția în spațiu.
Tipuri de giroscoape
Există mai multe tipuri de giroscoape: DouăȘi de trei grade(separare prin grade de libertate sau posibile axe de rotație), mecanic, laserȘi optic giroscoape (separare după principiul de funcționare).
Luați în considerare cel mai comun exemplu - giroscop rotativ mecanic. De fapt, acesta este un vârf care se rotește în jurul unei axe verticale, care se rotește în jurul unei axe orizontale și, la rândul său, este fixat într-un alt cadru, care se rotește deja în jurul unei a treia axe. Indiferent cum vom intoarce partea superioara, acesta va fi intotdeauna in pozitie verticala.
Aplicarea giroscoapelor
Datorită proprietăților lor, giroscoapele găsesc foarte aplicare largă. Sunt utilizate în sistemele de stabilizare nava spatiala, în sistemele de navigație pentru nave și avioane, în dispozitive mobile și console de jocuri, precum și ca simulatoare.
Interesat de modul în care un astfel de dispozitiv se poate potrivi într-un modern telefon mobil si de ce este nevoie acolo? Faptul este că giroscopul ajută la determinarea poziției dispozitivului în spațiu și la aflarea unghiului de abatere. Desigur, telefonul nu are un blat care se rotește direct, giroscopul este un sistem microelectromecanic (MEMS) care conține componente microelectronice și micromecanice.
Cum funcționează în practică? Imaginează-ți că joci jocul tău preferat. De exemplu, cursele. Pentru a întoarce volanul unei mașini virtuale, nu trebuie să apăsați niciun buton, trebuie doar să schimbați poziția gadgetului dvs. în mâini.
După cum puteți vedea, giroscoapele sunt dispozitive uimitoare care au proprietăți utile. Dacă trebuie să rezolvați problema calculării mișcării unui giroscop în câmpul forțelor externe, contactați specialiștii din serviciul studenților care vă vor ajuta să faceți față rapid și eficient!
Giroscop mecanic - nu atât de mult dispozitiv complex, în timp ce munca lui este o priveliște destul de frumoasă. Proprietățile sale au fost studiate de oamenii de știință de mai bine de două sute de ani. S-ar crede că totul a fost studiat, pentru că a fost de mult găsit și uz practic iar subiectul ar trebui să fie închis.
Există însă oameni entuziaști care nu se obosesc să afirme că în timpul funcționării giroscopului greutatea acestuia se modifică atunci când se rotește într-o direcție sau alta sau într-un anumit plan. Mai mult, astfel de concluzii sună ca și cum giroscopul învinge gravitația. Sau formează așa-numita zonă de umbră gravitațională. Și, în sfârșit, există oameni care spun că, dacă viteza de rotație a giroscopului este depășită la o anumită valoare critică, atunci acest dispozitiv capătă o greutate negativă și începe să zboare departe de Pământ.
Cu ce avem de-a face? Posibilitatea unei descoperiri a civilizației sau a unei iluzii pseudoștiințifice?
Teoretic, modificarea greutății este posibilă, dar la viteze atât de mari încât nu poate fi verificată experimental în condiții normale. Există însă oameni care susțin că au văzut depășirea gravitației pământului cu o viteză de rotație de doar câteva mii de minute. Acest experiment este dedicat testării acestei ipoteze.
Caracteristicile celui mai simplu giroscop de casă.
Nu toată lumea este capabilă să asambleze un giroscop. Rola auto a asamblat un giroscop care cântărește mai mult de 1 kg. Viteza maximă de rotație este de 5000 rpm. Dacă efectul modificării greutății este într-adevăr prezent, se va observa pe cântar. Precizia lor, ținând cont de frecarea în balamale, se află în limita de 1 gr.
Să începem experimentul.
Mai întâi, rotiți giroscopul echilibrat în plan orizontal în sensul acelor de ceasornic. Un volant rotativ nu va fi niciodată complet echilibrat, deoarece este imposibil să îl echilibrați perfect. Și nu există rulmenți perfecti.
De unde provine vibrația axială și radială, care merge la grinda de echilibru? Ca urmare, poate apărea o creștere sau o scădere imaginară a greutății? Să încercăm să învârtim volantul în cealaltă direcție pentru a testa teoria că sensul de rotație este cel care joacă rol principalîntr-o eclipsă gravitațională. Dar se pare că miracolul nu se va întâmpla.
Ce se întâmplă dacă agățați și rotiți giroscopul într-un plan vertical? Dar în acest caz, nu există nicio schimbare la cântar.
Precesiune forțată.
Poate că la școală sau la institut ți s-a arătat o astfel de configurație pentru a demonstra precesia forțată. Dacă derulați giroscopul, de exemplu, în sensul acelor de ceasornic într-un plan vertical, și apoi îl întoarceți din nou în sensul acelor de ceasornic, dacă priviți de sus, dar deja într-un plan orizontal, atunci decolează. Astfel, reactioneaza la influentele externe si cauta sa combine axa si directia de rotatie cu axa si directia de rotatie intr-un nou plan.
Unii oameni care dau brusc peste acest subiect au o înțelegere eronată a acestui proces. Mm, se pare că un giroscop mecanic este capabil să decoleze dacă este rotit cu forța în al doilea plan și, astfel, se presupune că este posibil să se creeze un motor inovator. În același timp, giroscopul se ridică aici doar pentru că este respins de suportul rotativ, care la rândul său este respins de masă. În imponderabilitate, impulsul total al unui astfel de design va fi zero.
Mecanic giroscoape sunt diferite. De interes deosebit este giroscopul rotativ. Esența sa constă în faptul că un corp care se rotește în jurul axei sale este destul de stabil în spațiu, deși poate schimba direcția axei în sine. Viteza de rotație a axei este semnificativ mai mică decât viteza de rotație a marginilor giroscopului. Rotirea giroscopului este similară cu mișcarea vârfului pe podea. Diferența dintre blat și giroscop este că blatul este liber în spațiu, iar giroscopul se rotește în puncte strict fixe situate în bara exterioară și are protecție pentru a continua să se rotească atunci când cade.
Vei avea nevoie
- - doua capace conserve
- - bucată de laminat
- - banda electrica
- - nuci 6 buc.
- - axă sau cui din oțel
- - plastilină
- - lipici
- - 2 șuruburi
- - sârmă groasă
- - burghiu, pila
Instruire
- Cu aceste piese, putem începe asamblarea rotorului. Punem gauri exact in centrul capacelor din conserve, de preferat cu acelasi cui cu cel din care vom face axa rotorului. Apoi, folosind plastilină, fixăm piulițele pe capac, puteți pune mai mult de șase, greutatea de-a lungul marginii rotorului va crește timpul de rotație al acestuia.
- În continuare, facem o axă. Pentru a face acest lucru, fixăm burghiul electric într-o menghină, strângem cuiul fără pălărie în el și îl ascuțim cu o pila. Deci ascuțirea axei va fi situată cât mai aproape de centrul axei. Trebuie ascuțit pe ambele părți.
- Fără a îndepărta axa ascuțită din burghiu, vom face o canelură pentru filetul care va rula rotorul. Atașăm un capac cu piulițe pe ax cu lipici, dar nu folosim unul care se întărește prea repede. „Poxipol” foarte potrivit. Ungeți nucile cu același adeziv.
- Acum, cel mai important lucru este echilibrarea. În timp ce lipiciul se usucă, trebuie să plasați greutățile perfect în jurul marginii capacului. Pornim burghiul (vertical), dacă rotorul rotativ bate într-o direcție, atunci o sarcină nu este localizată corect. Remediați, încercați din nou. Ungeți nucile deasupra și acoperiți cu un al doilea capac. Lipim bandă electrică pe marginile rotorului. Ne uscăm. Rotorul în sine este gata!
- Luăm două șuruburi mai lungi, le fixăm într-o menghină și lovim adâncituri în ele, în care va fi fixat rotorul. Acum trebuie să venim cu un cadru exterior. Tăiați un cerc din laminat. Este mai bine să-l desenați în avans cu o busolă. Desenați imediat o linie verticală și orizontală la un unghi de 90 de grade. În interior tăiem un cerc mai mic, dar astfel încât rotorul să se potrivească acolo. Pe liniile orizontale facem găuri pentru șuruburi unul față de celălalt. Înșurubam șuruburile. Între ele plasăm axa giroscopului nostru. În acest caz, nu trebuie să-l strângeți prea strâns, altfel frecarea va reduce viteza de rotație și nimic nu va funcționa. Lăsați aproximativ 1 mm de cursă, dar pentru ca giroscopul să nu cadă din șuruburi. Lipim șuruburile de bară, astfel încât vibrația să nu le deșurubați de cadru.
- Rămâne doar să instalați protecție. Luăm un fir gros, îl îndoim într-un inel. La locul orizontalei marcate o atașăm produsului nostru. Giroscopul este gata. Înfășurăm firul pe axă și, trăgând-o brusc, verificăm performanța.
Acest produs de casă va fi interesant, în primul rând, pentru copiii mici. Mai ales dacă le puneți împreună. În general, realizarea unui giroscop rotativ din mijloace improvizate este o modalitate excelentă de a te distra și de a-ți petrece util timpul liber. În ciuda complexității vizuale a întregii structuri, este foarte simplu să o faci, pentru că, de fapt, un giroscop este un spinning obișnuit, doar cu un „secret”.
Cu toate acestea, însuși principiul de funcționare al giroscopului este, de asemenea, destul de simplu: volantul se rotește în sensul acelor de ceasornic în jurul axei sale, care, la rândul său, este asociat cu inelul și se rotește într-un plan orizontal. Acest inel este fixat rigid într-un alt inel care se rotește în jurul unei a treia axe. Acesta este tot secretul.
Procesul de fabricație al unui giroscop mecanic rotativ
Din teava de plastic tăiați două inele de aceeași lățime. Veți avea nevoie, de asemenea, de un rulment, care trebuie aruncat cu superglue pentru a nu se învârti. Presăm o „tabletă” de lemn în inelul interior, în care trebuie să se găurize o gaură în centru pentru o tijă de metal cu capete ascuțite.
Punem o bucată de tub de plastic la un capăt al tijei (o puteți împrumuta de la pix). În inelul de plastic, găurim două găuri pentru tijă și o unim cu axa de rotație a rulmentului folosind tuburi metalice diametru mai mare(puteți folosi segmente ale unei antene telescopice).
