Mechanický gyroskopy sú rôzne. Zaujímavý je najmä rotačný gyroskop. Jeho podstata spočíva v tom, že teleso rotujúce okolo svojej osi je v priestore celkom stabilné, aj keď samo môže meniť smer osi. Rýchlosť otáčania osi je výrazne nižšia ako rýchlosť otáčania hrán gyroskopu. Otáčanie gyroskopu je podobné ako pohyb rotačky po podlahe. Rozdiel medzi rotačkou a gyroskopom je v tom, že rotačka je voľne v priestore, zatiaľ čo gyroskop sa otáča v presne pevných bodoch umiestnených vo vonkajšej lište a má ochranu, aby sa mohol ďalej otáčať, ak spadne.
Budete potrebovať
- - dve viečka z plechoviek
- - kus laminátu
- - elektrická páska
- - orechy 6 ks.
- - oceľová oska alebo klinec
- - plastelína
- - lepidlo
- - 2 skrutky
- - hrubý drôt
- - vŕtačka, pilník
Inštrukcie
- S týmito časťami v ruke môžeme začať s montážou rotora. Presne do stredu viečok plechoviek vydierujeme otvory, najlepšie rovnakým klincom, z ktorého budeme robiť os rotora. Ďalej pomocou plastelíny upevníme matice na veko, môžete ich dať viac ako šesť, hmotnosť pozdĺž okraja rotora zvýši čas otáčania.
- Ďalej urobíme os. Za týmto účelom zaistite elektrickú vŕtačku vo zveráku, dotiahnite klinec bez hlavičky a naostrite ho pilníkom. Týmto spôsobom bude zaostrenie nápravy umiestnené čo najbližšie k stredu nápravy. Je potrebné ostriť na oboch stranách.
- Bez odstránenia naostrenej osi z vŕtačky urobíme drážku pre závit, ktorý pobeží rotor. Kryt s maticami pripevníme na osku pomocou lepidla, nepoužívajte však príliš rýchlo tvrdnúce. Poxipol funguje dobre. Orechy natrieme rovnakým lepidlom.
- Teraz je najdôležitejšia rovnováha. Kým lepidlo zasychá, musíte závažia dokonale umiestniť okolo okraja veka. Zapneme vŕtačku (vertikálne), ak rotujúci rotor narazí v jednom smere, potom nie je správne umiestnené nejaké zaťaženie. Opravíme to a skúsime to znova. Namažte matice na vrchu a prikryte druhým vekom. Na okraje rotora prilepíme elektrickú pásku. Necháme vysušiť. Samotný rotor je pripravený!
- Vezmeme dva dlhšie skrutky, upevníme ich do zveráka a prerazíme do nich otvory, v ktorých bude rotor upevnený. Teraz musíme prísť s vonkajším rámom. Z laminátu vystrihnite kruh. Je lepšie ho vopred nakresliť pomocou kompasu. Okamžite nakreslite zvislé a vodorovné čiary pod uhlom 90 stupňov. Vnútri vystrihneme menší kruh, ale taký, aby sa tam zmestil rotor. Autor: vodorovné čiary Vyrábame otvory pre skrutky oproti sebe. Zaskrutkujeme skrutky. Medzi ne umiestnime os nášho gyroskopu. Zároveň ho nemôžete utiahnuť príliš tesne, inak trenie stlmí rýchlosť otáčania a nič nebude fungovať. Nechajte asi 1 mm zdvihu, ale tak, aby gyroskop nevypadol zo skrutiek. Skrutky prilepíme k tyči tak, aby ich vibrácie neodskrutkovali z rámu.
- Zostáva len nainštalovať ochranu. Vezmite hrubý drôt a ohnite ho do krúžku. V mieste vyznačenej vodorovnej čiary ju pripevníme k nášmu produktu. Gyroskop je pripravený. Navinieme závit okolo osi a prudkým potiahnutím skontrolujeme jeho funkčnosť.
Mechanický gyroskop - nie toľko komplexné zariadenie, pričom na jeho prácu je celkom krásny pohľad. Vedci skúmali jeho vlastnosti už viac ako dvesto rokov. Človek by si myslel, že všetko je preštudované, pretože sa to už dávno našlo a praktické využitie a téma by mala byť uzavretá.
Existujú však nadšení ľudia, ktorí sa nikdy neunúvajú tvrdiť, že keď gyroskop funguje, jeho hmotnosť sa mení, keď sa otáča jedným alebo druhým smerom alebo v určitej rovine. Navyše závery znejú, ako keby gyroskop prekonal gravitáciu. Alebo tvorí takzvanú zónu gravitačného tieňa. A nakoniec sú ľudia, ktorí hovoria, že ak sa rýchlosť otáčania gyroskopu prekročí na určitú kritickú hodnotu, potom toto zariadenie nadobudne zápornú váhu a začne odlietať zo Zeme.
Čo riešime? Možnosť prelomu v civilizácii alebo pseudovedecký blud?
Teoreticky je možná zmena hmotnosti, ale pri tak vysokých rýchlostiach, že to nie je možné experimentálne overiť. normálnych podmienkach. Ale sú ľudia, ktorí tvrdia, že videli zemskú gravitáciu prekonať rýchlosťou rotácie len niekoľko tisíc minút. Tento experiment je venovaný testovaniu tejto hypotézy.
Charakteristika najjednoduchšieho domáceho gyroskopu.
Nie každý je schopný zostaviť gyroskop. Autovalec zostavil gyroskop s hmotnosťou viac ako 1 kg. Maximálna rýchlosť otáčky 5000 ot./min. Ak je účinok zmeny hmotnosti skutočne prítomný, bude to viditeľné na pákovej váhe. Ich presnosť, berúc do úvahy trenie v pántoch, je do 1 g.
Začnime s experimentom.
Najprv otočme vyvážený gyroskop v horizontálnej rovine v smere hodinových ručičiek. Rotujúci zotrvačník nebude nikdy úplne vyvážený, pretože nemôže byť dokonale vyvážený. Áno, a neexistujú žiadne ideálne ložiská.
Odkiaľ pochádza axiálne a radiálne kmitanie, ktoré sa prenáša na kladinu? Čo môže mať za následok pomyselné priberanie alebo chudnutie? Skúsme roztočiť zotrvačník opačným smerom, aby sme otestovali teóriu, že pri gravitačnom zatmení hrá hlavnú úlohu smer rotácie. Zdá sa však, že zázrak sa nikdy nestane.
Čo sa stane, ak zavesíte a roztočíte gyroskop vo vertikálnej rovine? Ale ani v tomto prípade nenastanú na váhe žiadne zmeny.
Nútená precesia.
Možno vám v škole alebo v inštitúte ukázali takéto nastavenie na demonštráciu nútenej precesie. Ak gyroskop otočíte napríklad v smere hodinových ručičiek vo vertikálnej rovine a potom ho znova otočíte v smere hodinových ručičiek, ak sa pozriete zhora, ale v horizontálnej rovine, zdá sa, že vzlietne. Takto reaguje vonkajšie vplyvy a snaží sa spojiť os a smer jeho otáčania s osou a smerom otáčania v novej rovine.
Niektorí ľudia, ktorí narazia na túto tému, si vyvinú nesprávne pochopenie tohto procesu. Zdá sa, že mechanický gyroskop je schopný vzlietnuť, ak sa násilne roztočí v druhej rovine, a tak vraj môže vzniknúť inovatívny motor. Zároveň tu gyroskop stúpa len preto, že je odpudzovaný od rotujúceho stojana a ten je zasa odpudzovaný od stola. Pri nulovej gravitácii bude celková hybnosť takejto konštrukcie nulová.
Jedného dňa som sledoval rozhovor dvoch priateľov, alebo skôr priateľiek:
A: Vieš, mám nový smartfón, dokonca má zabudovaný gyroskop
B: Ach, áno, stiahol som si to aj pre seba a nainštaloval som gyroskop na mesiac
A: Hm, si si istý, že je to gyroskop?
B: Áno, gyroskop pre všetky znamenia zverokruhu.
Na zníženie počtu takýchto dialógov vo svete odporúčame zistiť, čo je gyroskop a ako funguje.
Gyroskop: história, definícia
Gyroskop je zariadenie, ktoré má voľnú os otáčania a je schopné reagovať na zmeny uhlov orientácie tela, na ktorom je nainštalovaný. Pri otáčaní si gyroskop zachováva svoju polohu nezmenenú.
Samotné slovo pochádza z gréčtiny gyreu®– otáčať a skopeo- pozorovať, pozorovať. Prvýkrát bol zavedený pojem gyroskop Jean Foucault v roku 1852, ale zariadenie bolo vynájdené skôr. Urobil to nemecký astronóm Johann Bonenberger v roku 1817.
Sú to pevné telesá rotujúce vysokou frekvenciou. Os otáčania gyroskopu môže meniť svoj smer v priestore. Rotujúce delostrelecké granáty, vrtule lietadiel a rotory turbín majú vlastnosti gyroskopu.
Najjednoduchším príkladom je gyroskop top alebo známy detský kolovrátok. Teleso rotujúce okolo určitej osi, ktoré si udržiava svoju polohu v priestore, ak na gyroskop nepôsobia žiadne vonkajšie sily a momenty týchto síl. Zároveň je gyroskop stabilný a je schopný odolať vplyvu vonkajších síl, čo je do značnej miery dané rýchlosťou jeho otáčania.
Ak napríklad rotačku rýchlo roztočíme a potom zatlačíme, nespadne, ale bude sa ďalej točiť. A keď rýchlosť vrcholu klesne na určitú hodnotu, začne sa precesia - jav, keď os rotácie opisuje kužeľ a moment hybnosti vrcholu mení smer v priestore.
Typy gyroskopov
Existuje mnoho typov gyroskopov: dva A trojstupňový(oddelenie podľa stupňov voľnosti alebo možných osí otáčania), mechanický, laser A optický gyroskopy (separácia založená na princípe fungovania).
Pozrime sa na najbežnejší príklad - mechanický rotačný gyroskop. V podstate ide o vrchnú časť otáčajúcu sa okolo zvislej osi, ktorá sa otáča okolo vodorovnej osi a následne je upevnená v inom ráme, ktorý sa otáča okolo tretej osi. Nech vrch otočíme akokoľvek, vždy bude vo zvislej polohe.
Aplikácia gyroskopov
Vďaka svojim vlastnostiam sú gyroskopy široko používané. Používajú sa v stabilizačných systémoch kozmická loď, v navigačných systémoch lodí a lietadiel, v mobilné zariadenia A herné konzoly a tiež ako tréneri.
Zaujímalo by ma, ako môže takéto zariadenie zapadnúť do moderného mobilný telefón a prečo je to tam potrebné? Faktom je, že gyroskop pomáha určiť polohu zariadenia v priestore a zistiť uhol vychýlenia. Telefón samozrejme nemá priamo otočnú vrchnú časť, gyroskop je mikroelektromechanický systém (MEMS) obsahujúci mikroelektronické a mikromechanické komponenty.
Ako to funguje v praxi? Predstavme si, že hráte svoju obľúbenú hru. Napríklad preteky. Ak chcete otáčať volantom virtuálneho auta, nemusíte stláčať žiadne tlačidlá, stačí zmeniť polohu vášho gadgetu vo vašich rukách.
Ako môžete vidieť, gyroskopy sú úžasné zariadenia, ktoré majú prospešné vlastnosti. Ak potrebujete vyriešiť problém na výpočet pohybu gyroskopu v poli vonkajšie sily, obráťte sa na špecialistov študentských služieb, ktorí vám pomôžu rýchlo a efektívne sa s tým vyrovnať!
Tento domáci výrobok zaujme predovšetkým malé deti. Najmä ak si to dáte dokopy. Vo všeobecnosti je výroba rotačného gyroskopu z improvizovaných prostriedkov skvelý spôsob bavte sa a užitočne voľný čas. Napriek vizuálnej zložitosti celej konštrukcie je jej výroba veľmi jednoduchá, pretože v skutočnosti je gyroskop obyčajný vrchol, iba s „tajomstvom“.
Samotný princíp činnosti gyroskopu je však tiež celkom jednoduchý: zotrvačník sa otáča v smere hodinových ručičiek okolo svojej osi, ktorá je zase spojená s prstencom a vykonáva rotačné pohyby v horizontálnej rovine. Tento krúžok je pevne upevnený v ďalšom krúžku, ktorý sa otáča okolo tretej osi. To je celé tajomstvo.
Výrobný proces rotačného mechanického gyroskopu
Od plastové potrubie vyrežte dva krúžky rovnakej šírky. Budete tiež potrebovať ložisko, ktoré je potrebné natrieť lepidlom, aby sa nekrútilo. Do vnútorného krúžku vtlačíme drevenú „tabletu“, v ktorej je potrebné vyvŕtať otvor v strede pre kovovú tyč so špicatými koncami.
Na jeden okraj tyče položíme kúsok plastovej trubice (môžete si ju požičať od guľôčkové pero). Do plastového krúžku pre tyč vyvŕtame dva otvory a spojíme ho s osou otáčania ložiska pomocou kovových rúrok väčšieho priemeru (môžete použiť časti teleskopickej antény).
Domáci gyroskop
Gyroskop(zo starogréckeho yupo „kruhová rotácia“ a okopew „vzhľad“) - rýchlo rotujúce pevné teleso, základ zariadenia s rovnakým názvom, schopného merať zmeny v uhloch orientácie tela, ktoré sú s ním spojené vzhľadom na zotrvačnosť. súradnicový systém, zvyčajne založený na zákone zachovania krútiaceho momentu (hybnosti).
Samotný názov „gyroskop“ a pracovná verzia tohto zariadenia boli vynájdené v roku 1852 francúzskym vedcom Jeanom Foucaultom.
Medzi mechanickými gyroskopmi vyniká rotačný gyroskop- rýchlo rotujúce pevné teleso, ktorého os rotácie je schopná meniť orientáciu v priestore. V tomto prípade rýchlosť otáčania gyroskopu výrazne prevyšuje rýchlosť otáčania jeho osi otáčania. Hlavnou vlastnosťou takéhoto gyroskopu je schopnosť udržiavať konštantný smer osi otáčania v priestore bez vplyvu momentov vonkajších síl naň.
Na výrobu gyroskopu budeme potrebovať:
1. kus laminátu;
2. Spodná 2 ks. od plechovka;
3. Oceľová palica;
4. Plastelína;
5. orechy a/alebo závažia;
6. Dve skrutky;
7. Drôt (hrubá meď);
8. Poxypol (alebo iné vytvrdzovacie lepidlo);
9. Elektrická páska;
10. Nite (na spustenie a niečo iné);
11. Rovnako ako náradie: pílka, skrutkovač, jadro atď...
Všeobecná myšlienka jasne znázornené na obrázku:
Začnime:
1) Vezmeme laminát a vystrihneme z neho 8-rohový rám (na fotke je 6-rohový). Ďalej do nej vyvŕtame 4 otvory: 2 (na koncoch) vpredu, 2 naprieč (rovnaké na koncoch), viď foto. Teraz ohneme drôt do krúžku (priemer drôtu sa približne rovná priemeru rámu). Vezmime si 2 skrutky (svorníky) a na koncoch do nich prerazíme šidlom alebo jadrom (v najhoršom prípade ich vyvŕtame vŕtačkou).
2) Musíte zostaviť hlavnú časť - rotor. Aby ste to urobili, vezmite z plechovky dve dná a urobte do nich dieru v strede. Priemer otvoru by mal zodpovedať osovej tyči (ktorú tam vložíme). Ak chcete vyrobiť osovú tyč, vezmite si klinec alebo dlhú skrutku a konce sa musia naostriť. Aby bolo vyrovnanie lepšie, vložte tyč do vŕtačky a naostrite ju ako na stroji pilníkom alebo brúsnym kameňom na oboch stranách. Bolo by pekné urobiť na ňom drážku na navíjanie nite. Na jeden z kotúčov rozotrieme plastelínu a napicháme doň matice a závažia (ak máte oceľové krúžky, je to ešte lepšie). Teraz spojíme oba disky (ako sendvič) a prepichneme ich cez otvory pomocou osovej tyče. Celé to namažeme Poxypolom (alebo iným lepidlom), vložíme náš rotor do vŕtačky a kým Poxypol vytvrdne, kotúč vycentrujeme (to je najviac dôležitou súčasťou práca). Rovnováha musí byť dokonalá.
3) Montujeme podľa obrázku, voľný pohyb rotora hore a dole by mal byť minimálny (je to cítiť, ale len trochu).
