Giroskop qanday ishlaydi: mohiyati, ishlash printsipi, qayerda qo'llanilishi. Improvizatsiya qilingan materiallardan mexanik aylanadigan giroskop Uydagi giroskop

Mexanik giroskop unchalik murakkab qurilma emas, lekin uning ishlashi juda chiroyli ko'rinishdir. Uning xususiyatlari olimlar tomonidan ikki yuz yildan ortiq vaqt davomida o'rganilgan. Hamma narsa o'rganilgan deb o'ylash mumkin, chunki amaliy qo'llanilishi allaqachon topilgan va mavzuni yopish kerak.

Ammo g'ayratli odamlar borki, ular giroskopning ishlashi paytida u bir yo'nalishda yoki ma'lum bir tekislikda aylanayotganda uning og'irligi o'zgarishini aytishdan charchamaydi. Bundan tashqari, bunday xulosalar giroskop tortishish kuchini engib o'tganga o'xshaydi. Yoki u gravitatsion soya zonasini hosil qiladi. Va nihoyat, agar giroskopning aylanish tezligi ma'lum bir kritik qiymatdan oshib ketgan bo'lsa, unda bu qurilma manfiy vaznga ega bo'lib, Yerdan uzoqlasha boshlaydi, deb aytadigan odamlar bor.

Biz nima bilan shug'ullanyapmiz? Sivilizatsiya yutug'i yoki soxta ilmiy aldanish ehtimolimi?

Nazariy jihatdan, vazn o'zgarishi mumkin, ammo bunday yuqori tezlikda uni normal sharoitda eksperimental ravishda sinab ko'rish mumkin emas. Ammo bir necha ming daqiqalik aylanish tezligida yerning tortishish kuchini yengishini ko'rgan deb da'vo qiladigan odamlar bor. Ushbu tajriba ushbu gipotezani tekshirishga bag'ishlangan.

Eng oddiy uy qurilishi giroskopining xususiyatlari.

Har kim ham giroskopni yig'ishga qodir emas. Avtomatik rolik 1 kg dan ortiq og'irlikdagi giroskopni yig'di. Maksimal aylanish tezligi 5000 rpm. Agar vazn o'zgarishining ta'siri haqiqatan ham mavjud bo'lsa, u muvozanat shkalasida sezilarli bo'ladi. Menteşalardagi ishqalanishni hisobga olgan holda ularning aniqligi 1 gr.

Keling, tajribani boshlaylik.

Birinchidan, muvozanatli giroskopni gorizontal tekislikda soat yo'nalishi bo'yicha aylantiring. Aylanadigan volan hech qachon to'liq muvozanatlashmaydi, chunki uni mukammal muvozanatlash mumkin emas. Va mukammal rulmanlar yo'q.

Balans nuriga o'tadigan eksenel va radial tebranish qayerdan kelib chiqadi? Natijada, vaznning xayoliy o'sishi yoki kamayishi mumkinmi? Keling, tortishish tutilishida asosiy rolni aylanish yo'nalishi ekanligi haqidagi nazariyani sinab ko'rish uchun volanni boshqa yo'nalishda aylantirishga harakat qilaylik. Ammo mo''jiza sodir bo'lmaydiganga o'xshaydi.

Agar giroskopni vertikal tekislikda osib qo'ysangiz nima bo'ladi? Ammo bu holatda, tarozida hech qanday o'zgarish yo'q.

Majburiy presessiya.

Ehtimol, maktabda yoki institutda sizga majburiy presessiyani namoyish qilish uchun bunday o'rnatish ko'rsatildi. Agar siz giroskopni, masalan, vertikal tekislikda soat yo'nalishi bo'yicha ochsangiz va keyin uni yana soat yo'nalishi bo'yicha aylantirsangiz, agar siz yuqoridan qarasangiz, lekin allaqachon gorizontal tekislikda bo'lsangiz, u qandaydir uchib ketadi. Shunday qilib, u tashqi ta'sirlarga ta'sir qiladi va aylanish o'qi va yo'nalishini yangi tekislikdagi aylanish o'qi va yo'nalishi bilan birlashtirishga intiladi.

To'satdan ushbu mavzuga duch kelgan ba'zi odamlar bu jarayonni noto'g'ri tushunishadi. Mm, agar mexanik giroskop ikkinchi tekislikda majburan aylantirilsa, uchib ketadiganga o'xshaydi va shuning uchun go'yoki innovatsion dvigatel yaratish mumkin. Shu bilan birga, giroskop bu erda ko'tariladi, chunki u aylanadigan stend tomonidan qaytariladi, bu esa stol tomonidan qaytariladi. Vaznsizlikda bunday dizaynning umumiy momentumi nolga teng bo'ladi.

Bir kuni men ikki do'st, aniqrog'i qiz do'stlari o'rtasidagi suhbatni tomosha qildim:

Javob: Oh, bilasizmi, menda yangi smartfon bor, unda hatto o'rnatilgan giroskop ham bor

B: Ha, ha, men ham o'zim uchun yuklab oldim, bir oyga giroskop qo'ying

Javob: Erm, bu giroskop ekanligiga ishonchingiz komilmi?

B: Ha, zodiakning barcha belgilari uchun giroskop.

Dunyoda bunday dialoglarni biroz kamroq qilish uchun biz sizga giroskop nima ekanligini va uning qanday ishlashini bilib olishingizni tavsiya qilamiz.

Giroskop: tarix, ta'rif

Giroskop - bu erkin aylanish o'qiga ega bo'lgan va u o'rnatilgan tananing orientatsiya burchaklaridagi o'zgarishlarga javob berishga qodir bo'lgan qurilma. Giroskop aylanish jarayonida o'z pozitsiyasini o'zgarmagan holda saqlaydi.

Bu so'zning o'zi yunon tilidan olingan gyreuo- aylantiring va skopeo- tomosha qiling, tomosha qiling. Giroskop atamasi birinchi marta kiritilgan Jan Fuko 1852 yilda, lekin qurilma avvalroq ixtiro qilingan. Buni nemis astronomi qilgan Ioxann Bonenberger 1817 yilda.

Ular yuqori chastotada aylanadigan qattiq jismlardir. Giroskopning aylanish o'qi kosmosdagi yo'nalishini o'zgartirishi mumkin. Aylanadigan artilleriya snaryadlari, samolyot parvonalari, turbinali rotorlar giroskopning xossalariga ega.

Giroskopning eng oddiy misoli aylanma tepa yoki taniqli bolalar o'yinchoqlari tepasi. Giroskopga ba'zi tashqi kuchlar va bu kuchlarning momentlari ta'sir qilmasa, ma'lum bir o'q atrofida aylanadigan jism, fazoda o'z pozitsiyasini saqlab qoladi. Shu bilan birga, giroskop barqaror va tashqi kuchning ta'siriga dosh bera oladi, bu asosan uning aylanish tezligi bilan belgilanadi.

Misol uchun, agar biz tezda tepani aylantirsak va keyin uni itarib qo'ysak, u tushmaydi, balki aylanishda davom etadi. Va tepaning tezligi ma'lum bir qiymatga tushganda, pretsessiya boshlanadi - aylanish o'qi konusni tasvirlaganida va tepaning burchak momenti kosmosda yo'nalishni o'zgartirganda sodir bo'ladi.

Giroskoplarning turlari

Giroskoplarning ko'p turlari mavjud: ikki va uch daraja(erkinlik darajalari yoki mumkin bo'lgan aylanish o'qlari bo'yicha ajratish), mexanik, lazer va optik giroskoplar (ishlash printsipiga ko'ra ajratish).

Eng keng tarqalgan misolni ko'rib chiqing - mexanik aylanadigan giroskop. Aslida, bu gorizontal o'q atrofida aylanadigan va o'z navbatida, uchinchi o'q atrofida aylanadigan boshqa ramkada o'rnatiladigan vertikal o'q atrofida aylanadigan tepadir. Tepani qanday aylantirsak ham, u har doim vertikal holatda bo'ladi.

Giroskoplarni qo'llash

Xususiyatlari tufayli giroskoplar keng qo'llaniladi. Ular kosmik kemalarni barqarorlashtirish tizimlarida, kema va samolyotlarning navigatsiya tizimlarida, mobil qurilmalarda va o'yin konsollarida, shuningdek simulyatorlarda qo'llaniladi.

Bunday qurilma zamonaviy mobil telefonga qanday mos kelishi bilan qiziqasiz va u erda nima uchun kerak? Gap shundaki, giroskop qurilmaning kosmosdagi holatini aniqlashga va og'ish burchagini aniqlashga yordam beradi. Albatta, telefonda to'g'ridan-to'g'ri aylanadigan tepa yo'q, giroskop mikroelektronik va mikromexanik komponentlarni o'z ichiga olgan mikroelektromexanik tizim (MEMS).

Amalda qanday ishlaydi? Tasavvur qiling-a, siz sevimli o'yiningizni o'ynayapsiz. Masalan, poyga. Virtual avtomobil rulini aylantirish uchun hech qanday tugmani bosishingiz shart emas, faqat qo'lingizdagi gadjetingiz o'rnini o'zgartirishingiz kerak.

Ko'rib turganingizdek, giroskoplar foydali xususiyatlarga ega ajoyib qurilmalardir. Agar siz tashqi kuchlar sohasida gyroskopning harakatini hisoblash muammosini hal qilishingiz kerak bo'lsa, u bilan tez va samarali kurashishga yordam beradigan talabalar xizmati mutaxassislariga murojaat qiling!

Ushbu uy qurilishi mahsuloti, birinchi navbatda, kichik bolalar uchun qiziqarli bo'ladi. Ayniqsa, agar siz uni birlashtirsangiz. Umuman olganda, aylanma giroskopni doğaçlama vositalardan qilish - bu bo'sh vaqtingizni qiziqarli va foydali o'tkazishning ajoyib usuli. Butun tuzilishning vizual murakkabligiga qaramay, uni qilish juda oddiy, chunki aslida giroskop oddiy aylanuvchi tepa, faqat "sir" bilan.

Biroq, giroskopning ishlash printsipi ham juda oddiy: volan o'z o'qi atrofida soat yo'nalishi bo'yicha aylanadi, bu esa o'z navbatida halqa bilan bog'lanadi va gorizontal tekislikda aylanadi. Bu halqa uchinchi o'q atrofida aylanadigan boshqa halqaga qattiq o'rnatiladi. Bu butun sir.

Aylanadigan mexanik giroskopni ishlab chiqarish jarayoni

Plastik trubadan biz bir xil kenglikdagi ikkita halqani kesib tashladik. Bundan tashqari, sizga rulman kerak bo'ladi, uni aylanmasligi uchun super elim bilan to'kish kerak. Biz yog'och "planshet" ni ichki halqaga bosamiz, unda uchlari uchlari bo'lgan metall novda uchun markazda teshik ochish kerak.

Biz novdaning bir uchiga plastik trubkani qo'yamiz (siz uni sharikli ruchkadan qarzga olishingiz mumkin). Plastik halqada biz novda uchun ikkita teshik ochamiz va uni kattaroq diametrli metall quvurlar yordamida rulmanning aylanadigan o'qi bilan birlashtiramiz (siz teleskopik antennaning segmentlaridan foydalanishingiz mumkin).

Uy qurgan giroskop

Giroskop(boshqa yunoncha yupo "dumaloq aylanish" va okopew "qarash" dan) - tez aylanadigan qattiq jism, xuddi shu nomdagi qurilmaning asosi bo'lib, u bilan bog'liq bo'lgan tananing orientatsiya burchaklaridagi o'zgarishlarni inertialga nisbatan o'lchashga qodir. koordinatalar tizimi, odatda aylanish momentining (momentum) saqlanish qonuniga asoslanadi.

"Giroskop" nomining o'zi va ushbu qurilmaning ishchi versiyasi 1852 yilda frantsuz olimi Jan Fuko tomonidan ixtiro qilingan.

Mexanik giroskoplar orasida ajralib turadi aylanadigan giroskop- aylanish o'qi kosmosdagi yo'nalishni o'zgartirishga qodir bo'lgan tez aylanadigan qattiq jism. Bunday holda, giroskopning aylanish tezligi uning aylanish o'qining aylanish tezligidan sezilarli darajada oshadi. Bunday giroskopning asosiy xususiyati, unga ta'sir qiluvchi tashqi kuch momentlari bo'lmaganda, kosmosda aylanish o'qining bir xil yo'nalishini saqlab turish qobiliyatidir.

Giroskopni yaratish uchun bizga kerak bo'ladi:

1. Laminatning bir qismi;
2. Pastki 2 dona. bankadan;
3. Chelik tayoq;
4. Plastilin;
5. Yong'oqlar va/yoki og'irliklar;
6. Ikki vint;
7. Tel (qalinligi mis);
8. Poxipol (yoki boshqa qattiqlashtiruvchi elim);
9. Izolyatsiya qiluvchi lenta;
10. Iplar (ishga tushirish va boshqa narsalar uchun);
11. Shuningdek, asbob: arra, tornavida, yadro va boshqalar...

Rasmda ko'rsatilganidek, umumiy fikr aniq:

Ishni boshlash:

1) Biz laminat olamiz va undan 8-ko'mir ramkasini kesib tashlaymiz (fotosuratda bu 6-ko'mir ramkasi). Keyinchalik, biz unda 4 ta teshik ochamiz: 2 (uchida) old tomondan, 2 bo'ylab (uchlarida bir xil), rasmga qarang. Endi simni halqaga egamiz (simning diametri taxminan ramkaning diametriga teng). Keling, 2 ta vintni (murvatni) olamiz va ularni uchlaridagi chuqurchaga nayza yoki yadro bilan teshamiz (eng yomoni, siz uni matkap bilan teshishingiz mumkin).

2) Asosiy qismni - rotorni yig'ish kerak. Buning uchun qalay qutisidan 2 ta tubini olib, o‘rtasidan teshik oching. Diametrli teshik eksa novdasiga to'g'ri kelishi kerak (biz uni u erga joylashtiramiz). Eksa-tayoqni yasash uchun tirnoq yoki uzun murvatni oling va uzunligini kesib oling, uchlari o'tkir bo'lishi kerak. Hizalashni yaxshiroq qilish uchun novdani matkapga soling va dastgohda bo'lgani kabi, uni 2 tomondan fayl yoki qo'pol tosh bilan o'tkirlang. Ip bilan o'simlik uchun uning ustiga truba qilish yaxshi bo'lardi. Keling, plastilinni disklardan biriga surtamiz va ichiga yong'oq va og'irliklarni solamiz (kimning po'lat halqasi bo'lsa, bu yanada yaxshi). Endi biz ikkala diskni (sendvich kabi) birlashtiramiz va ularni o'q-tayoq bilan teshiklardan teshamiz. Biz hamma narsani poxypol (yoki boshqa elim) bilan yog'laymiz, rotorimizni matkapga joylashtiramiz va poksipol qattiqlashganda, biz diskni markazga qo'yamiz (bu ishning eng muhim qismidir). Balans mukammal bo'lishi kerak.