Hur ett gyroskop fungerar: essens, funktionsprincip, var det används. Mekaniskt roterande gyroskop från skrotmaterial Gyroskop från en droppare

Denna hemgjorda produkt kommer att vara intressant, först och främst, för små barn. Speciellt om man sätter ihop det. Generellt sett är att göra ett roterande gyroskop av improviserade material ett bra sätt att ha kul och använda din fritid. Trots den visuella komplexiteten i hela strukturen är det väldigt enkelt att göra, för i själva verket är ett gyroskop en vanlig topp, bara med en "hemlighet".

Men själva principen för gyroskopets funktion är också ganska enkel: svänghjulet roterar medurs runt sin axel, som i sin tur är ansluten till ringen och gör rotationsrörelser i horisontalplanet. Denna ring är styvt fixerad i en annan ring som roterar runt en tredje axel. Det är hela hemligheten.

Tillverkningsprocess för roterande mekaniskt gyroskop

Från plaströr skär två ringar av samma bredd. Du behöver också ett lager, som måste beläggas med superlim så att det inte roterar. Vi trycker in en "träplatta" i den inre ringen, där du måste borra ett hål i mitten för en metallstång med spetsiga ändar.

Vi lägger en bit plaströr på ena kanten av stången (du kan låna den från en kulspetspenna). I plastring vi borrar två hål för stången och ansluter den till lagrets roterande axel med hjälp av metallrör med större diameter (du kan använda sektioner av en teleskopisk antenn).

Hemlagat gyroskop

Gyroskop(från antik grekiska yupo "cirkulär rotation" och okopew "look") - en snabbt roterande solid kropp, grunden för en enhet med samma namn, som kan mäta förändringar i orienteringsvinklarna för kroppen som är associerad med den i förhållande till trögheten koordinatsystem, vanligtvis baserat på lagen om bevarande av vridmoment (momentum).

Själva namnet "gyroskop" och den fungerande versionen av denna enhet uppfanns 1852 av den franske vetenskapsmannen Jean Foucault.

Bland mekaniska gyroskop sticker det ut roterande gyroskop- en snabbt roterande fast kropp, vars rotationsaxel kan ändra orientering i rymden. I detta fall överstiger gyroskopets rotationshastighet avsevärt rotationshastigheten för dess rotationsaxel. Huvudegenskapen hos ett sådant gyroskop är förmågan att upprätthålla en konstant riktning av rotationsaxeln i rymden i frånvaro av påverkan av moment på den yttre krafter.

För att göra ett gyroskop behöver vi:

1. En bit laminat;
2. Botten 2 st. från en plåtburk;
3. Stålpinne;
4. Plasticin;
5. Muttrar och/eller vikter;
6. Två skruvar;
7. Tråd (tjock koppar);
8. Poxypol (eller annat härdande lim);
9. Eltejp;
10. Trådar (för att starta och något annat);
11. Samt verktyg: såg, skruvmejsel, kärna, etc...

Den allmänna idén illustreras tydligt i figuren:

Låt oss börja:

1) Vi tar laminatet och skär ut en 8-hörningsram från den (på bilden är den 6-hörn). Därefter borrar vi 4 hål i den: 2 (i ändarna) längs framsidan, 2 tvärs över (samma i ändarna), se bild. Låt oss nu böja tråden till en ring (diametern på tråden är ungefär lika med ramens diameter). Låt oss ta 2 skruvar (bultar) och slå hål i dem i ändarna med en syl eller en kärna (i värsta fall kan du borra dem med en borr).

2) Behöver samla in huvudsak- rotor. För att göra detta, ta två bottnar från en plåtburk och gör ett hål i dem i mitten. Hålet i diameter ska motsvara axelstaven (som vi kommer att sätta in där). För att göra en axelstav, ta en spik eller en lång bult och skär den i längd; ändarna måste slipas. För att göra inriktningen bättre, sätt in stången i en borr och slipa den som på en maskin med fil eller bryne från 2 sidor. Det skulle vara trevligt att göra ett spår på den för lindning med tråd. Vi sprider plasticine på en av skivorna och stoppar in muttrar och vikter i den (om du har stålringar är detta ännu bättre). Nu ansluter vi båda skivorna (som en smörgås) och sticker igenom dem genom hålen med en axelstav. Vi smörjer in det hela med Poxypol (eller annat lim), sätter in vår rotor i borren och medan Poxypolen härdar kommer vi att centrera skivan (detta är den viktigaste delen av arbetet). Balansen måste vara perfekt.

3) Vi monterar enligt bilden, rotorns fria rörelse upp och ner ska vara minimal (du kan känna det, men bara lite).

Ett mekaniskt gyroskop är inte en så komplicerad enhet, men dess funktion är en ganska vacker syn. Forskare har studerat dess egenskaper i mer än tvåhundra år. Man skulle kunna tro att allt har studerats, för det har länge hittats och praktisk användning och ämnet bör stängas.

Men det finns entusiastiska människor som aldrig tröttnar på att hävda att när ett gyroskop fungerar ändras dess vikt när det roterar i en eller annan riktning eller i ett visst plan. Dessutom låter slutsatser som om gyroskopet övervinner gravitationen. Eller så bildar den den så kallade gravitationsskuggzonen. Och slutligen finns det människor som säger att om gyroskopets rotationshastighet överskrids till ett visst kritiskt värde, då denna apparat får negativ vikt och börjar flyga bort från jorden.

Vad har vi att göra med? Möjlighet till civilisationsgenombrott eller pseudovetenskaplig villfarelse?

Teoretiskt är en viktförändring möjlig, men med så höga hastigheter att det är omöjligt att testa detta experimentellt under normala förhållanden. Men det finns människor som hävdar att de har sett jordens gravitation övervinnas med en rotationshastighet på bara några tusen minuter. Detta experiment ägnas åt att testa denna hypotes.

Egenskaper för det enklaste hemgjorda gyroskopet.

Alla kan inte montera ett gyroskop. Autovälten satte ihop ett gyroskop som vägde mer än 1 kg. Max varvtal 5000 rpm. Om effekten av viktförändring verkligen är närvarande kommer det att märkas på en spakvåg. Deras noggrannhet, med hänsyn till friktion i gångjärnen, ligger inom 1 g.

Låt oss börja experimentet.

Låt oss först snurra det balanserade gyroskopet i ett horisontellt plan medurs. Ett roterande svänghjul kommer aldrig att vara helt balanserat eftersom det inte kan balanseras perfekt. Ja, och det finns inga idealiska lager.

Varifrån kommer den axiella och radiella vibrationen som överförs till balansbalken? Vad kan resultera i imaginär viktökning eller viktminskning? Låt oss försöka snurra svänghjulet åt andra hållet för att testa teorin att det är rotationsriktningen som spelar huvudrollen i en gravitationsförmörkelse. Men det verkar som om ett mirakel aldrig kommer att hända.

Vad händer om du hänger och snurrar ett gyroskop i ett vertikalt plan? Men även i detta fall sker inga förändringar på vågen.

Påtvingad precession.

Kanske i skolan eller på institutet visades du ett sådant upplägg för att visa påtvingad precession. Om du snurrar gyroskopet till exempel medurs i ett vertikalt plan, och sedan vrider det igen medurs, om du tittar uppifrån, men i ett horisontellt plan, så verkar det ta fart. På så sätt reagerar den på yttre påverkan och strävar efter att kombinera axeln och rotationsriktningen med axeln och rotationsriktningen i det nya planet.

Vissa människor som plötsligt stöter på detta ämne utvecklar en felaktig förståelse av denna process. Mm det verkar som mekaniskt gyroskopär kapabel att ta fart om den tvångssnurras i det andra planet, och därmed är det förmodligen möjligt att skapa en innovativ motor. Samtidigt reser sig gyroskopet här bara för att det stöts bort från det roterande stativet, och det i sin tur stöts bort från bordet. Vid noll gravitation kommer den totala rörelsemängden för en sådan struktur att vara noll.

En dag såg jag ett samtal mellan två vänner, eller snarare flickvänner:

A: Åh, du vet, det har jag ny smartphone, den har till och med ett inbyggt gyroskop

B: Ah, ja, jag laddade också ner det till mig själv och installerade gyroskopet i en månad

A: Um, är du säker på att det är ett gyroskop?

B: Ja, ett gyroskop för alla stjärntecken.

För att minska antalet sådana dialoger i världen föreslår vi att du tar reda på vad ett gyroskop är och hur det fungerar.

Gyroskop: historia, definition

Ett gyroskop är en enhet som har en fri rotationsaxel och kan reagera på förändringar i orienteringsvinklarna för den kropp som den är installerad på. Vid rotation bibehåller gyroskopet sitt läge oförändrat.

Själva ordet kommer från grekiskan gyreu®– rotera och skopeo- titta, observera. Termen gyroskop introducerades först Jean Foucaultår 1852, men enheten uppfanns tidigare. Detta gjordes av en tysk astronom Johann Bonenbergerår 1817.

De roterar med hög frekvens fasta ämnen. Gyroskopets rotationsaxel kan ändra sin riktning i rymden. Roterande artillerigranater, flygplanspropellrar och turbinrotorer har gyroskopegenskaper.

Det enklaste exemplet på ett gyroskop är topp eller den välkända leksakssnurran för barn. En kropp som roterar runt en viss axel, som bibehåller sin position i rymden om gyroskopet inte påverkas av några yttre krafter och moment av dessa krafter. Samtidigt är gyroskopet stabilt och kan motstå påverkan av yttre krafter, vilket till stor del bestäms av dess rotationshastighet.

Om vi ​​till exempel snabbt snurrar snurran och sedan trycker på den kommer den inte att falla, utan fortsätta att rotera. Och när toppens hastighet sjunker till ett visst värde kommer precession att börja - ett fenomen när rotationsaxeln beskriver en kon, och toppens vinkelmoment ändrar riktning i rymden.

Typer av gyroskop

Det finns många typer av gyroskop: två Och tre grader(separation med frihetsgrader eller möjliga rotationsaxlar), mekanisk, laser Och optisk gyroskop (separation baserad på funktionsprincip).

Låt oss titta på det vanligaste exemplet - mekaniskt roterande gyroskop. I huvudsak är detta en topp som roterar runt en vertikal axel, som roterar runt en horisontell axel och i sin tur är fixerad i en annan ram, som roterar runt en tredje axel. Oavsett hur vi vänder toppen kommer den alltid att vara i vertikalt läge.

Tillämpningar av gyroskop

På grund av deras egenskaper används gyroskop i stor utsträckning. De används i stabiliseringssystem för rymdfarkoster, i navigationssystem för fartyg och flygplan, i Mobil enheter och spelkonsoler, samt träningsutrustning.

Jag undrar hur en sådan apparat kan passa in i en modern mobiltelefon och varför behövs det där? Faktum är att ett gyroskop hjälper till att bestämma enhetens position i rymden och ta reda på avböjningsvinkeln. Självklart har telefonen ingen direkt roterande topp, gyroskopet är ett mikroelektromekaniskt system (MEMS) som innehåller mikroelektroniska och mikromekaniska komponenter.

Hur fungerar detta i praktiken? Låt oss föreställa oss att du spelar ditt favoritspel. Till exempel racing. För att vrida på ratten på en virtuell bil behöver du inte trycka på några knappar, du behöver bara ändra positionen på din gadget i dina händer.

Som du kan se är gyroskop fantastiska enheter som har fördelaktiga egenskaper. Om du behöver lösa problemet med att beräkna ett gyroskops rörelse i ett område med yttre krafter, kontakta studentservicespecialister som hjälper dig att hantera det snabbt och effektivt!