Un giroscopio meccanico non è un dispositivo così complicato, mentre il suo funzionamento è uno spettacolo piuttosto bello. Le sue proprietà sono state studiate dagli scienziati per più di duecento anni. Verrebbe da pensare che tutto sia stato studiato, perché l'applicazione pratica è stata trovata da tempo e l'argomento dovrebbe essere chiuso.

Ma ci sono persone entusiaste che non si stancano di affermare che durante il funzionamento del giroscopio, il suo peso cambia quando ruota in una direzione o nell'altra o su un certo piano. Inoltre, tali conclusioni suonano come se il giroscopio vincesse la gravità. Oppure forma la cosiddetta zona d'ombra gravitazionale. E infine, ci sono persone che affermano che se la velocità di rotazione del giroscopio viene superata a un certo valore critico, questo dispositivo acquisisce un peso negativo e inizia a volare via dalla Terra.

Con cosa abbiamo a che fare? La possibilità di una svolta di civiltà o un'illusione pseudoscientifica?

Teoricamente, la variazione di peso è possibile, ma a velocità così elevate che è impossibile testarla sperimentalmente in condizioni normali. Ma ci sono persone che affermano di aver visto il superamento della gravità terrestre a una velocità di rotazione di poche migliaia di minuti. Questo esperimento è dedicato alla verifica di questa ipotesi.

Caratteristiche del giroscopio fatto in casa più semplice.

Non tutti sono in grado di assemblare un giroscopio. Il rullo automatico ha assemblato un giroscopio di peso superiore a 1 kg. La velocità massima di rotazione è di 5000 giri/min. Se l'effetto della variazione di peso è realmente presente, sarà evidente sulla bilancia. La loro precisione, tenendo conto dell'attrito nelle cerniere, si trova entro 1 gr.

Iniziamo l'esperimento.

Per prima cosa, ruota il giroscopio bilanciato sul piano orizzontale in senso orario. Un volano rotante non sarà mai completamente bilanciato, poiché è impossibile bilanciarlo perfettamente. E non ci sono cuscinetti perfetti.

Da dove viene la vibrazione assiale e radiale, che va al bilanciere? Di conseguenza, può verificarsi un immaginario aumento o diminuzione di peso? Proviamo a far girare il volano nell'altra direzione per verificare la teoria secondo cui è la direzione di rotazione che gioca il ruolo principale nell'eclissi gravitazionale. Ma sembra che il miracolo non accadrà.

Cosa succede se appendi e fai girare il giroscopio su un piano verticale? Ma in questo caso, non vi è alcun cambiamento sulla bilancia.

Precessione forzata.

Forse a scuola o all'istituto ti è stato mostrato un tale allestimento per dimostrare la precessione forzata. Se svolgi il giroscopio, ad esempio, in senso orario su un piano verticale, e poi lo giri di nuovo in senso orario, se visto dall'alto, ma già su un piano orizzontale, allora decolla. Pertanto, reagisce alle influenze esterne e cerca di combinare l'asse e la direzione della sua rotazione con l'asse e la direzione di rotazione in un nuovo piano.

Alcune persone che improvvisamente si imbattono in questo argomento hanno una comprensione errata di questo processo. Mm, sembra che un giroscopio meccanico sia in grado di decollare se viene fatto girare con la forza sul secondo piano, e quindi presumibilmente è possibile creare un motore innovativo. Allo stesso tempo, il giroscopio si alza qui solo perché è respinto dal supporto rotante, che a sua volta è respinto dal tavolo. In assenza di gravità, lo slancio totale di un tale progetto sarà zero.

Una volta ho assistito a una conversazione tra due amici, o meglio fidanzate:

A: Oh, sai, ho un nuovo smartphone, ha anche un giroscopio integrato

B: Ah, sì, l'ho scaricato anche per me, ho messo un giroscopio per un mese

A: Ehm, sei sicuro che sia un giroscopio?

B: Sì, un giroscopio per tutti i segni dello zodiaco.

Per ridurre un po' questi dialoghi nel mondo, ti suggeriamo di scoprire cos'è un giroscopio e come funziona.

Giroscopio: storia, definizione

Un giroscopio è un dispositivo che ha un asse di rotazione libero ed è in grado di rispondere ai cambiamenti negli angoli di orientamento del corpo su cui è installato. Il giroscopio mantiene la sua posizione invariata durante la rotazione.

La parola stessa deriva dal greco giro- ruotare e skopeo- guarda, guarda. Il termine giroscopio è stato introdotto per la prima volta Jean Foucault nel 1852, ma il dispositivo è stato inventato prima. Questo è stato fatto da un astronomo tedesco Johann Bonenberger nel 1817.

Sono corpi solidi che ruotano ad alta frequenza. L'asse di rotazione del giroscopio può cambiare la sua direzione nello spazio. I proiettili di artiglieria rotanti, le eliche degli aerei, i rotori delle turbine hanno le proprietà di un giroscopio.

L'esempio più semplice di un giroscopio è trottola o il famoso top giocattolo per bambini. Un corpo che ruota attorno a un certo asse, che mantiene la sua posizione nello spazio, se alcune forze esterne e momenti di queste forze non agiscono sul giroscopio. Allo stesso tempo, il giroscopio è stabile e in grado di resistere all'influenza di una forza esterna, che è in gran parte determinata dalla sua velocità di rotazione.

Ad esempio, se giriamo rapidamente la parte superiore e poi la spingiamo, non cadrà, ma continuerà a ruotare. E quando la velocità della parte superiore scende a un certo valore, inizierà la precessione, un fenomeno quando l'asse di rotazione descrive un cono e il momento angolare della parte superiore cambia direzione nello spazio.

Tipi di giroscopi

Esistono molti tipi di giroscopi: Due e tre gradi(separazione per gradi di libertà o eventuali assi di rotazione), meccanico, laser e ottico giroscopi (separazione secondo il principio di funzionamento).

Considera l'esempio più comune: giroscopio rotante meccanico. Si tratta infatti di una trottola rotante attorno ad un asse verticale, che ruota attorno ad un asse orizzontale e, a sua volta, è fissata in un altro telaio, che già ruota attorno ad un terzo asse. Non importa come giriamo la parte superiore, sarà sempre in posizione verticale.

Applicazione dei giroscopi

Per le loro proprietà, i giroscopi sono ampiamente utilizzati. Sono utilizzati nei sistemi di stabilizzazione dei veicoli spaziali, nei sistemi di navigazione per navi e aerei, nei dispositivi mobili e nelle console di gioco, nonché nei simulatori.

Interessato a come un dispositivo del genere può adattarsi a un moderno telefono cellulare e perché è necessario lì? Il fatto è che il giroscopio aiuta a determinare la posizione del dispositivo nello spazio e scoprire l'angolo di deviazione. Ovviamente il telefono non ha una parte superiore girevole direttamente, il giroscopio è un sistema microelettromeccanico (MEMS) contenente componenti microelettronici e micromeccanici.

Come funziona in pratica? Immagina di giocare al tuo gioco preferito. Ad esempio, le corse. Per girare il volante di un'auto virtuale, non è necessario premere alcun pulsante, devi solo cambiare la posizione del tuo gadget nelle tue mani.

Come puoi vedere, i giroscopi sono dispositivi straordinari con proprietà utili. Se hai bisogno di risolvere il problema del calcolo del movimento di un giroscopio nel campo delle forze esterne, contatta gli specialisti del servizio studentesco che ti aiuteranno ad affrontarlo in modo rapido ed efficiente!

Questo prodotto fatto in casa sarà interessante, prima di tutto, per i bambini piccoli. Soprattutto se lo metti insieme. In generale, realizzare un giroscopio rotante con mezzi improvvisati è un ottimo modo per divertirsi e trascorrere utilmente il proprio tempo libero. Nonostante la complessità visiva dell'intera struttura, è molto semplice realizzarla, perché, in effetti, un giroscopio è una normale trottola, solo con un "segreto".

Tuttavia, anche il principio stesso di funzionamento del giroscopio è abbastanza semplice: il volano ruota in senso orario attorno al proprio asse, che, a sua volta, è associato all'anello e ruota su un piano orizzontale. Questo anello è fissato rigidamente in un altro anello che ruota attorno al terzo asse. Questo è l'intero segreto.

Processo di fabbricazione di un giroscopio meccanico rotativo

Dal tubo di plastica tagliamo due anelli della stessa larghezza. Avrai anche bisogno di un cuscinetto, che deve essere versato con la supercolla in modo che non ruoti. Premiamo una "tavoletta" di legno nell'anello interno, in cui è necessario praticare un foro al centro per un'asta di metallo con estremità appuntite.

Mettiamo un pezzo di tubo di plastica su un'estremità dell'asta (puoi prenderlo in prestito da una penna a sfera). Nell'anello di plastica, eseguiamo due fori per l'asta e la uniamo all'asse di rotazione del cuscinetto utilizzando tubi metallici di diametro maggiore (è possibile utilizzare segmenti di un'antenna telescopica).

Giroscopio fatto in casa

Giroscopio(dall'altro greco yupo "rotazione circolare" e okopew "sguardo") - un corpo solido in rapida rotazione, base del dispositivo omonimo, in grado di misurare i cambiamenti negli angoli di orientamento del corpo ad esso associato rispetto all'inerziale sistema di coordinate, generalmente basato sulla legge di conservazione del momento rotatorio (momentum).

Il nome stesso "giroscopio" e la versione funzionante di questo dispositivo furono inventati nel 1852 dallo scienziato francese Jean Foucault.

Tra i giroscopi meccanici spicca giroscopio rotante- un corpo solido in rapida rotazione, il cui asse di rotazione è in grado di cambiare orientamento nello spazio. In questo caso, la velocità di rotazione del giroscopio supera significativamente la velocità di rotazione dell'asse di rotazione. La proprietà principale di un tale giroscopio è la capacità di mantenere la stessa direzione dell'asse di rotazione nello spazio in assenza di momenti di forza esterni che agiscono su di esso.

Per realizzare un giroscopio, abbiamo bisogno di:

1. Un pezzo di laminato;
2. 2 pezzi inferiori. da una lattina;
3. Bastone d'acciaio;
4. Plastilina;
5. Dadi e/o pesi;
6. Due viti;
7. Filo (rame spesso);
8. Poxipol (o altra colla indurente);
9. Nastro isolante;
10. Thread (per il lancio e qualcos'altro);
11. Oltre a uno strumento: una sega, un cacciavite, un nucleo, ecc...

L'idea generale è chiara come mostra la figura:

Iniziare:

1) Prendiamo un laminato e ne ritagliamo una cornice da 8 carboni (nella foto è una cornice da 6 carboni). Successivamente, pratichiamo 4 fori: 2 (alle estremità) lungo la parte anteriore, 2 trasversalmente (lo stesso alle estremità), vedi foto. Ora pieghiamo il filo in un anello (il diametro del filo è approssimativamente uguale al diametro del telaio). Prendiamo 2 viti (bulloni) e foriamole attraverso l'incavo alle estremità con un punteruolo o un'anima (nel peggiore dei casi, puoi forarlo con un trapano).

2) È necessario assemblare la parte principale: il rotore. Per fare questo, prendi 2 fondi da un barattolo di latta e fai un buco al centro. Il foro con un diametro dovrebbe corrispondere all'asse-asta (che inseriremo lì). Per realizzare un'asta dell'asse, prendi un chiodo o un lungo bullone e taglialo a misura, le estremità devono essere affilate. Per rendere migliore l'allineamento, inserire l'asta nel trapano e, come su una macchina utensile, affilarla con una lima o una pietra per affilare da 2 lati. Sarebbe bello fare un solco su di esso per la pianta con un filo. Spalmiamo della plastilina su uno dei dischi e ci mettiamo dentro noci e pesi (chi ha anelli d'acciaio, questo è ancora meglio). Ora colleghiamo entrambi i dischi (come un sandwich) e li foriamo attraverso i fori con un'asta dell'asse. Lubrificiamo il tutto con poxypol (o altra colla), inseriamo il nostro rotore nel trapano e mentre il poxypol si indurisce centramo il disco (questa è la parte più importante del lavoro). L'equilibrio deve essere perfetto.

3) Raccogliamo secondo l'immagine, il movimento libero del rotore su e giù dovrebbe essere minimo (si sente, ma un po ').