Ydre påvirkninger gyroskoper

Hvert objekt, som du kan se, følger Newtons love for bevægelse . Disse berømte regler omfatter den iagttagelse, at det tager en ydre kraft til at accelerere et objekt. For eksempel, hvis du løfter en kop fra et bord , er du med en kraft og ændre dynamikken i koppen fra nul til hvad det tager at hæve bægeret til at tage en drink. Du løfter op og koppen stiger. Men de samme love , der anvendes på en spinning objekt , skabe uventet adfærd. Det vil sige , gyroskoper reagere på ydre kræfter på overraskende måder . Gyroscope

Et gyroskop er en roterende objekt, der er symmetrisk omkring sin rotationsakse . En basketball på en finger , en blyant rullende på et bord , en motorcykel dæk --- disse er alle gyroskoper . Newtons bevægelseslove gælder for hver eneste lille del af et gyroskop , så bevægelsen kunne beregnes ved at observere, hvordan dynamikken i hver lille del af gyroskop ændres ved den kraft, der virker på det. Men der er en langt nemmere genvej til at finde bevægelsesligninger , der gælder for hele spinding kroppen på én gang. En ikke- spinding objekt vil ændre sin fremdrift når der påføres en kraft . En spinding objekt vil ændre sin impulsmoment når et drejningsmoment påføres
En Spinning Top

Gyroskopisk bevægelse er et særligt tilfælde af stift legeme bevægelse - . Et emne, ville tage lidt tid til at udforske - men der er en nem måde at introducere dig til nogle af de særlige forhold i gyroskopiske bevægelse. Hvis du placerer et stykke legetøj top på dens punkt , er det straks vælter . Hvis du spin den samme top , vil det bevæge sig rundt om bordet i et stykke tid , før nedbremsning og faldende. Gravity stadig virker på toppen, men det spinding ændrer toppen reaktion på tyngdekraften .
Impulsmoment og Torque
snurretoppe føle tyngdekraften , men spin tilføjer en anden dimension til bevægelse .

en spinding objekt har et impulsmoment , der peger langs dens akse . Det vil holde denne impulsmoment uændret , medmindre et moment virker på den. Et drejningsmoment er en kraft, der påføres i en afstand fra aksen af ​​et roterende objekt. Hvis den øverste akse er perfekt lodret tyngdekraften virker på midten af ​​massen af ​​toppen, som er ret på aksen. Der er således ingen drejningsmoment og impulsmomentet vil ikke ændre sig. Uændret impulsmoment betyder spinakse ikke bevæger sig , så den øverste holder spinning oprejst. Når ufuldkommenheder tvinge toppen for at tippe en smule , er tyngdekraften ikke trække lige ned akse længere. Men der er en sjov ting om moment : det er vinkelret på styrken. Så når en top begynder at tippe og tyngdekraften trækker på det, betyder det ikke trække den øverste forbi - det får den til at begynde at vakle
Conserving impulsmoment
Newtons første lov postulerer ideen om, at et organ, vil holde den samme fart , medmindre de ændres af en anden force.The samme slags ting er sandt for spinding organer : et organ, vil holde sin impulsmoment medmindre et moment ændrer den . Så hvis du kunne isolere en spinding objekt fra eksterne kræfter, der kan udøve et moment , så objektet vil holde sin impulsmoment i den samme retning . Det er, hvordan gyroskopiske instrumenter virker. En spinding sektion er indkapslet i Kardanophæng --- mekaniske forbindelser , der lader gyro spin- frit --- og spin holder gå i samme retning. Så hvis en kardanophængt gyro starter pegede på den østlige horisont , vil det forblive spidse samme måde uanset drejninger på dets ramme .
Præcession

Watching en lodret ophængt , spinning cykel dæk reagere på gravitationel tiltrækning er en af ​​de mest overbevisende visuelle demonstrationer af effekten af ​​ydre kraft på et gyroskop . Videoer af dette er tilgængelige på internettet, på sådanne steder som MIT åbent kursus om rullende bevægelse og gyroskoper . Hvis du vedhæfter en streng til den ene ende af akslen af en cykel dæk , og lad derefter dækket slip, ville du forvente det til at falde ned og hænge fra den vedhæftede fil punkt . Men når dækket er spinning, kraften fungerer også som et moment , og som nævnt ovenfor , i stedet for at trække ned , det virker vinkelret og sender dækkets spinding rundt i luften . Denne bevægelse kaldes præcession , defineret som svar på et gyroskop til en ekstern kraft .
Clipart