نحوه عملکرد ژیروسکوپ: اصل ، اصل عملکرد ، جایی که از آن استفاده می شود. ژیروسکوپ دوار مکانیکی از مواد قراضه ژیروسکوپ از قطره چکان

این محصول خانگی ، اول از همه ، برای کودکان خردسال جالب خواهد بود. به خصوص اگر آن را کنار هم قرار دهید. به طور کلی ، ساخت ژیروسکوپ دوار از وسایل بداهه راه بسیار خوبی برای تفریح ​​و گذراندن اوقات فراغت مفید است. با وجود پیچیدگی بصری کل ساختار ، ساخت آن بسیار ساده است ، زیرا در حقیقت ، ژیروسکوپ یک قله معمولی است ، فقط با یک "راز".

با این حال ، اصل کار ژیروسکوپ نیز کاملاً ساده است: چرخ فلک در جهت عقربه های ساعت به دور محور خود می چرخد ​​، که به نوبه خود با حلقه ترکیب شده و حرکات چرخشی را در سطح افقی انجام می دهد. این حلقه به طور محکم در حلقه دیگری که حول محور سوم می چرخد ​​محکم شده است. تمام راز در همین است.

فرایند تولید ژیروسکوپ مکانیکی دوار

از جانب لوله پلاستیکیدو حلقه با عرض یکسان را قطع کنید. شما همچنین نیاز به یک بلبرینگ دارید که باید با چسب فوق العاده ریخته شود تا از چرخیدن جلوگیری شود. ما یک "قرص" چوبی را به حلقه داخلی فشار می دهیم ، که در آن شما باید یک سوراخ در مرکز برای یک میله فلزی با انتهای نوک تیز کنید.

ما یک تکه لوله پلاستیکی را در یک انتهای میله قرار می دهیم (می توانید آن را از قلم گلوله امانت بگیرید). V حلقه پلاستیکیما دو سوراخ برای میله ایجاد می کنیم و با استفاده از لوله های فلزی با قطر بزرگتر با محور بلبرینگ چرخان می پیوندیم (می توانید از قطعات آنتن تلسکوپی استفاده کنید).

ژیروسکوپ خانگی

ژیروسکوپ(از yupo یونانی باستان "چرخش دایره ای" و okopew "نگاه") - یک بدن سفت و سخت به سرعت در حال چرخش ، اساس دستگاهی با همان نام ، قادر به اندازه گیری تغییر در زاویه های جهت بدن مربوط به آن نسبت به سیستم مختصات اینرسی ، معمولاً بر اساس قانون حفظ گشتاور چرخشی (حرکت زاویه ای) است.

نام "ژیروسکوپ" و نسخه کارکرد این دستگاه در سال 1852 توسط دانشمند فرانسوی ژان فوکو اختراع شد.

در میان ژیروسکوپ های مکانیکی ، ژیروسکوپ دوار- یک جسم جامد به سرعت در حال چرخش ، محور چرخش آن می تواند جهت خود را در فضا تغییر دهد. در این حالت ، سرعت چرخش ژیروسکوپ به طور قابل توجهی بیشتر از سرعت چرخش محور چرخش آن است. ویژگی اصلی چنین ژیروسکوپی توانایی حفظ جهت ثابت محور چرخش در فضا بدون تأثیر لحظات روی آن است. نیروهای خارجی.

برای ساخت ژیروسکوپ ، ما نیاز داریم:

1. یک تکه لمینت ؛
2. پایین 2 عدد. از قوطی قلع ؛
3. چوب فولادی ؛
4. پلاستیکین ؛
5. آجیل و / یا سینکر ؛
6. دو پیچ ؛
7. سیم (مس ضخیم) ؛
8. پوکسیپول (یا چسب جامد کننده دیگر) ؛
9. نوار عایق ؛
10. موضوعات (برای شروع و چیزهای دیگر) ؛
11. و همچنین یک ابزار: اره ، پیچ گوشتی ، هسته و غیره.

ایده کلی روشن است همانطور که در شکل نشان داده شده است:

شروع شدن:

1) ما ورقه ورقه را برداشته و از آن یک قاب 8 طرفه برش می دهیم (در عکس آن 6 طرف است). در مرحله بعد ، ما 4 سوراخ در آن ایجاد می کنیم: 2 (در انتها) در امتداد جلو ، 2 در سراسر (همان در انتها) ، عکس را ببینید. حالا سیم را به حلقه خم می کنیم (قطر سیم تقریباً برابر قطر قاب است). 2 پیچ (پیچ و مهره) بردارید و آنها را در امتداد شیار در انتهای آن با یک سنجاق یا هسته بکشید (در بدترین حالت ، می توانید با مته سوراخ کنید).

2) نیاز به جمع آوری بخش اصلی- روتور برای انجام این کار ، 2 ته قوطی قلع را بردارید و در وسط آنها سوراخ ایجاد کنید. سوراخ با قطر باید مطابق محور میله (که ما در آنجا وارد می کنیم) باشد. برای ساختن یک میله محور ، یک میخ یا یک پیچ بلند بردارید و آن را به طول ببرید ، انتهای آن باید تیز شود. برای تمرکز بهتر ، میله را وارد مته کرده و مانند دستگاهی با فایل یا تیز کنید سنگ آسیاباز 2 طرف همچنین خوب است که یک شیار روی آن برای نخ ایجاد کنید. روی یکی از دیسک ها پلاستیکین را آغشته می کنیم و مهره ها و سینکرها را داخل آن می ریزیم (هر کس حلقه فولادی دارد ، این حتی بهتر است). حالا ما هر دو دیسک (مانند یک ساندویچ) را به هم متصل کرده و آنها را از طریق سوراخ با محور محاسبه می کنیم. ما کل کار را با پوکسیپول (یا چسب دیگر) چرب می کنیم ، روتور خود را وارد مته می کنیم و در حالی که پوکسیپول جامد می شود ، دیسک را مرکز می کنیم (این مهمترین قسمت کار است). تعادل باید کامل باشد.

3) مطابق تصویر ، حرکت آزاد روتور به بالا و پایین باید حداقل (احساس شده ، اما کمی) باشد.

ژیروسکوپ مکانیکی چنین دستگاه پیچیده ای نیست ، اما کار آن منظره ای بسیار زیبا است. دانشمندان بیش از دویست سال است که خواص آن را مطالعه می کنند. می توان تصور کرد که همه چیز مورد مطالعه قرار گرفته است ، زیرا مدتهاست پیدا شده است و استفاده عملیو موضوع باید بسته شود

اما افرادی مشتاق هستند که از این ادعا خسته نمی شوند که وقتی ژیروسکوپ در حال کار است ، وزن آن هنگام چرخش در یک جهت یا جهت دیگر یا در سطح خاصی تغییر می کند. علاوه بر این ، چنین نتیجه گیری هایی به نظر می رسد که اگر ژیروسکوپ بر گرانش غلبه کند. یا چیزی را ایجاد می کند که به آن منطقه سایه گرانشی می گویند. و در نهایت ، افرادی هستند که می گویند اگر سرعت چرخش ژیروسکوپ از مقدار بحرانی خاصی فراتر رود ، این دستگاهوزن منفی می گیرد و شروع به پرواز از زمین می کند.

با چه کار داریم؟ احتمال دستیابی به موفقیت در تمدن یا توهم شبه علمی؟

از نظر تئوری ، تغییر وزن امکان پذیر است ، اما با سرعتهای زیاد که تأیید تجربی آن در شرایط عادی غیرممکن است. اما افرادی هستند که ادعا می کنند غلبه بر گرانش را با سرعت چرخش تنها چند هزار دقیقه مشاهده کرده اند. این آزمایش به آزمایش این فرضیه اختصاص دارد.

ویژگی های ساده ترین ژیروسکوپ خانگی.

در صورت امکان همه نمی توانند ژیروسکوپ را مونتاژ کنند. غلتک خودکار توسط یک ژیروسکوپ با وزن بیش از 1 کیلوگرم مونتاژ می شود. حداکثر سرعت چرخش 5000 دور در دقیقه اگر تأثیر تغییر وزن واقعاً وجود داشته باشد ، روی تراز تیر قابل توجه است. دقت آنها ، با در نظر گرفتن اصطکاک در لولا ، در عرض 1 گرم است.

بیایید آزمایش را شروع کنیم.

ابتدا ژیروسکوپ متوازن را در جهت عقربه های ساعت در صفحه افقی بچرخانید. یک چرخ فلای چرخان هرگز کاملاً متعادل نخواهد بود ، زیرا نمی تواند کاملاً متعادل باشد. بله و بدون بلبرینگ کامل است.

ارتعاش محوری و شعاعی از کجا ناشی می شود که به پرتو تعادل منتقل می شود؟ در نتیجه چه چیزی می تواند باعث افزایش یا کاهش ظاهری وزن شود؟ بیایید سعی کنیم فلایویل را در جهت دیگری بچرخانیم تا این نظریه را آزمایش کنیم که جهت چرخش نقش اصلی را در ماه گرفتگی گرانشی ایفا می کند. اما به نظر می رسد معجزه هرگز رخ نخواهد داد.

اگر ژیروسکوپ را در یک سطح عمودی آویزان و بچرخانید چه اتفاقی می افتد؟ اما حتی در این مورد ، هیچ تغییری در ترازو ایجاد نمی شود.

تقاضای اجباری

شاید در مدرسه یا م institسسه چنین نصب و راه اندازی را برای نشان دادن پیشرفت اجباری به شما نشان داده اند. اگر ژیروسکوپ را بچرخانید ، به عنوان مثال ، در جهت عقربه های ساعت در یک صفحه عمودی ، و سپس دوباره آن را در جهت عقربه های ساعت بچرخانید ، اگر از بالا نگاه کنید ، اما در حال حاضر در یک سطح افقی ، به نظر می رسد که بلند می شود. بنابراین ، او به تأثیرات خارجی واکنش نشان می دهد و به دنبال ترکیب محور و جهت چرخش خود با محور و جهت چرخش در صفحه جدید است.

برخی از افرادی که ناگهان در مورد این موضوع روشن شدند درک اشتباهی از این روند دارند. Mm به نظر می رسد ژیروسکوپ مکانیکیاگر به زور در صفحه دوم بچرخد ، قادر به برخاستن است و بنابراین می توان یک موتور نوآورانه ایجاد کرد. در همان زمان ، ژیروسکوپ فقط به این دلیل بالا می رود که از پایه چرخان دفع می شود و به نوبه خود ، از روی میز دفع می شود. در گرانش صفر ، ضربه کلی چنین ساختاری برابر با صفر خواهد بود.

یک بار من مکالمه ای بین دو دوست یا بهتر بگویم دوست دختر را تماشا کردم:

A: اوه ، می دانید ، من یک تلفن هوشمند جدید دارم ، حتی یک ژیروسکوپ داخلی نیز دارد

B: آه ، بله ، من خودم را بارگیری کردم ، ژیروسکوپ را به مدت یک ماه قرار دادم

پاسخ: ام ، مطمئنید که ژیروسکوپ است؟

ب: بله ، ژیروسکوپ برای همه علائم زودیاک.

برای اینکه چنین گفتگوهایی در جهان کمی کمتر شود ، پیشنهاد می کنیم یاد بگیرید که ژیروسکوپ چیست و چگونه کار می کند.

ژیروسکوپ: تاریخ ، تعریف

ژیروسکوپ دستگاهی است که دارای محور چرخش آزاد است و قادر است به تغییرات زاویه های جهت بدنی که بر روی آن نصب شده است پاسخ دهد. هنگام چرخش ، ژیروسکوپ موقعیت خود را بدون تغییر حفظ می کند.

خود این کلمه از یونانی آمده است گایرو- چرخش و اسکوپئو- تماشا کنید ، مشاهده کنید اصطلاح ژیروسکوپ برای اولین بار مطرح شد ژان فوکودر سال 1852 ، اما دستگاه زودتر اختراع شد. این کار را یک ستاره شناس آلمانی انجام داد یوهان بننبرگردر سال 1817

در حال چرخش با فرکانس بالامواد جامد. محور چرخش ژیروسکوپ می تواند جهت خود را در فضا تغییر دهد. گلوله های توپخانه دوار ، ملخ هواپیما ، روتورهای توربین دارای ویژگی های ژیروسکوپ هستند.

ساده ترین مثال ژیروسکوپ است ریسندگی بالایا گرداب اسباب بازی معروف بچه ها. اگر برخی از نیروهای خارجی و لحظات این نیروها بر روی ژیروسکوپ عمل نکنند ، جسمی در حال چرخش حول یک محور خاص است که موقعیت خود را در فضا حفظ می کند. در عین حال ، ژیروسکوپ پایدار است و قادر است در برابر تأثیر نیروی خارجی ، که تا حد زیادی با سرعت چرخش آن تعیین می شود ، مقاومت کند.

به عنوان مثال ، اگر ما به سرعت گرداب را بچرخانیم و سپس آن را فشار دهیم ، نمی افتد ، بلکه به چرخش خود ادامه می دهد. و هنگامی که سرعت قله به مقدار معینی کاهش می یابد ، تقدم آغاز می شود - پدیده ای که محور چرخش یک مخروط را توصیف می کند و لحظه حرکت حرکت قله جهت را در فضا تغییر می دهد.

انواع ژیروسکوپ

انواع مختلفی از ژیروسکوپ ها وجود دارد: دوو سه درجه(جداسازی بر اساس درجه آزادی یا محورهای احتمالی چرخش) ، مکانیکی, لیزرو نوریژیروسکوپ ها (جداسازی بر اساس اصل عمل).

بیایید رایج ترین مثال را در نظر بگیریم - ژیروسکوپ دوار مکانیکی... در واقع ، این یک بالا است که حول یک محور عمودی می چرخد ​​، که حول یک محور افقی می چرخد ​​و به نوبه خود ، در یک قاب دیگر ثابت می شود که حول یک محور سوم می چرخد. مهم نیست که چگونه قسمت بالایی را بچرخانیم ، همیشه در وضعیت عمودی قرار خواهد گرفت.

کاربرد ژیروسکوپ

ژیروسکوپ ها به دلیل خواصی که دارند بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. آنها در سیستم های تثبیت فضاپیما ، در سیستم های ناوبری کشتی ها و هواپیماها ، در دستگاه های تلفن همراه و کنسول های بازی و همچنین شبیه سازها استفاده می شوند.

جالب است که چگونه چنین دستگاهی می تواند در یک دستگاه مدرن قرار گیرد تلفن همراهو چرا در آنجا مورد نیاز است؟ واقعیت این است که ژیروسکوپ به تعیین موقعیت دستگاه در فضا و شناخت زاویه انحراف کمک می کند. البته ، این گوشی دارای یک صفحه چرخشی مستقیم نیست ، ژیروسکوپ یک سیستم میکروالکترومکانیکی (MEMS) است که شامل اجزای میکروالکترونیکی و میکرو مکانیکی است.

در عمل چگونه کار می کند؟ فرض کنید شما بازی مورد علاقه خود را انجام می دهید. به عنوان مثال ، مسابقه. برای چرخاندن فرمان یک ماشین مجازی ، نیازی به فشار دادن هیچ دکمه ای ندارید ، فقط باید موقعیت ابزار خود را در دستان خود تغییر دهید.

همانطور که می بینید ، ژیروسکوپ ها دستگاه های شگفت انگیزی هستند خواص مفید... اگر نیاز دارید مشکل محاسبه حرکت ژیروسکوپ را در زمینه نیروهای خارجی حل کنید ، با متخصصان سرویس دانشجویی تماس بگیرید که به شما کمک می کند سریع و کارآمد با آن کنار بیایید!