Úvodní stránka | Tato stránka v originále

Gyroskop

gyroskop je zařízení, které demonstruje princip zachování momentu hybnosti, v fyzice.

Esence zařízení je otáčející se kolo na nápravě. Zařízení, jednou se točit, inklinuje bránit se změnám k jeho orientaci. Gyroskop byl vynalezen a pojmenovaný v 1852 Léon Foucault pro experiment zahrnovat rotaci Země.

Gyroskop vystavuje množství chování včetně precession. Gyroskopy mohou být zvyklé na gyroskopické kompasy pojmu, které nahradí buzoly (v letadle a kosmické lodi), pomoci ve stabilitě (kolo, Hubble prostorový dalekohled), jako úschovna pro moment hybnosti (kola hybnosti) a jak chce zachovat a doručit energii (setrvačníkové energetické ukládání) v některých strojích. setrvačník v motoru je jedno takové použití. Gyroscopic efekty jsou použity v mnoha různých hračkách jako například yo-yos a dynabees.

Základní rovnice popisovat chování gyroskopu je:

kde vektory a tau; a L být točivý moment na gyroskopu a jeho momentu hybnosti, skalární Já je jeho moment setrvačnosti, vektor a omega; je jeho úhlová rychlost a vektor a alpha; je jeho úhlové zrychlení.

To vyplývá z tohoto to točivý moment a tau; platil kolmý k rotační ose, a proto svislý k L, vyústí v pohyb kolmý k oběma a tau; a L. Tento pohyb je volán precession. Hranatá rychlost precession a omegy;P je dáván

Precession může být demonstrován tím, že umístí gyroskop předení s jeho osou vodorovný a podporovaný volně na jednom konci. Místo toho klesání jak síla jsou očekáváni, gyroskop vypadá, že se vzpírá vážnosti tím, že zůstane s jeho osou vodorovný, dokonce ačkoli jeden konec osy je nepodložený. Volný konec osy pomalu opíše kružnici ve vodorovném letadle. Tento účinek je vysvětlen nad rovnicemi. Točivý moment na gyroskopu je dodáván párem sil: hraní vážnosti dolů na přístrojovém centru hmoty, a rovnat se hraní síly nahoru podporovat jeden konec zařízení. Pohyb vyplývat z tohoto točivý moment není dolů, jako síla být intuitivně očekáván, působit zařízení k pádu, ale kolmý k oběma gravitační točivý moment (dolů) a rotační osa (ven od bodu podpory), tj. v předním vodorovném směru, přimět zařízení, aby točil pomalu o podpěrném bodu.

Jak druhá rovnice se ukáže, pod konstantním točivým momentem náležitý k vážnosti, gyroskopická rychlost precession je nepřímo úměrná jeho momentu hybnosti. Toto znamená to, jako příčiny tření gyroskop má rotaci se zpomalovat, cena precession se zvyšuje. Toto pokračuje, než zařízení je neschopné točit rychle dost nést jeho vlastní hmotnost, když to přestane precessing a spadne z jeho podpory.

Viz též: