Механічний роторний гіроскоп із підручних матеріалів. Як влаштований гіроскоп: суть, принцип роботи, де застосовується Гіроскоп із крапельниці

Серед механічних гіроскопів виділяється роторний гіроскоп - тверде тіло, що швидко обертається,вісь обертання якого здатна змінювати орієнтацію у просторі. При цьому швидкість
обертання гіроскопа значно перевищує швидкість повороту його осі
обертання. Основна властивість такого гіроскопа - здатність зберігати в
просторі постійний напрямок осі обертання за відсутності
на неї моментів зовнішніх сил.

Обов'язково подивіться це відео.
Це магазинний гіроскоп:

Так, зі сміття)) нам знадобиться-1. шматок ламінату (знайшов обрізок у діда на
балконі), 2. Донечко та кришка консервної банки (з'їв квасолю-отримав
банку) 3. Сталева паличка (найскладніша деталь-нашол на вулиці)
4.Пластилін(спер у сестри) 5.Гайки або(і)вантажила 6.два
шурупа, кернер (гостра штука на кінці, зійде і шило, все у діда)
6. дріт (мідна товста, у діда знайшов)) 7. Поксипол (або ін.
клей, взяв у діда)) 8. Ізолента (там же)) 9. Нитки (для запуску і дечого
ще, у бабусі)) а також пила, викрутка та ін ...
загальна ідея зрозуміла тут

далі виріжемо з ламінату рамку і зігнемо в кільце дріт,
шурупах треба пробити по поглибленню шилом (я не робив заново, я просто
розібрав свій гіроскоп і сфоткав частини…))

потім зберемо головну частину-ротор (або якось інакше)) беремо денце і
шийка (вони однакові) робимо в них по дірці (у цетрі!!) дірка повинна
бути товщиною з палицю залізну. Залізний стрижень обріжемо по довжині, кінці
Що б центрування було краще, вставимо стрижень в дриль і як на
верстаті заточимо напилком з 2 сторін так само треба зробити канавку для
заводу ниткою (на фотці знайдете)) на один з дисків намажемо пластиліну, а
в нього напхаємо гайок і грузил(у кого є сталеве кільце-ваще
шикарно) потім з'єднаємо обидва диски (бутерброд) і проткнемо їх через дірки
віссю. Змаза все це справа поксиполом, засунем його (справа)) в дриль і поки
поксипол холоне, центруватимемо диск (щоб не бив) це найважливіша
частина роботи. Баланс має бути ідеальним.

Якось я спостерігав розмову двох друзів, точніше подруг:

А: О, знаєш, у мене новий смартфон, у ньому є навіть вбудований гіроскоп

Б: Аа, так, я теж скачала собі, поставила гіроскоп на місяць

А: Емме, ти точно впевнена, що це гіроскоп?

Б: Так, гіроскоп для всіх знаків зодіаку.

Щоб таких діалогів у світі поменшало, пропонуємо дізнатися, що таке гіроскоп і як він працює.

Гіроскоп: історія, визначення

Гіроскоп – прилад, що має вільну вісь обертання та здатний реагувати на зміну кутів орієнтації тіла, на якому він встановлений. При обертанні гіроскоп зберігає своє становище незмінним.

Саме слово походить від грецьких gyreuо- обертатися і skopeo– дивитися, спостерігати. Вперше термін гіроскоп було введено Жаном Фуко 1852 року, але винайшли прилад раніше. Це зробив німецький астроном Йоганн Боненбергер 1817 року.

Є обертовими з високою частотою тверді тіла. Вісь обертання гіроскопа може змінювати свій напрямок у просторі. Властивості гіроскопа мають артилерійські снаряди, що обертаються, гвинти літаків, ротори турбін.

Найпростіший приклад гіроскопа – дзигачи добре всім відома дитяча іграшка дзиґа. Тіло, що обертається навколо певної осі, яка зберігає положення у просторі, якщо на гіроскоп не діють якісь зовнішні сили та моменти цих сил. При цьому гіроскоп має стійкість і здатний протистояти впливу зовнішньої сили, що багато в чому визначається його швидкістю обертання.

Наприклад, якщо ми швидко розкрутимо юлу, а потім штовхнемо її, вона не впаде, а продовжить обертання. А коли швидкість дзиги впаде до певного значення, почнеться прецесія – явище, коли вісь обертання описує конус, а момент імпульсу дзиги змінює напрямок у просторі.

Види гіроскопів

Існує безліч видів гіроскопів: двохі триступеневі(Поділ за ступенями свободи або можливим осям обертання), механічні, лазерніі оптичнігіроскопи (розподіл за принципом дії).

Розглянемо найпоширеніший приклад - механічний роторний гіроскоп . По суті це дзига, що обертається навколо вертикальної осі, яка повертається навколо горизонтальної осі і в свою чергу закріплена ще в одній рамі, що повертається вже навколо третьої осі. Як би ми не повертали дзигу, він завжди буде саме у вертикальному положенні.

Застосування гіроскопів

Завдяки своїм властивостям гіроскопи знаходять широке застосування. Вони використовуються в системах стабілізації космічних апаратів, в системах навігації кораблів та літаків, мобільних пристрояхта ігрових приставках, а також як тренажерів.

Цікавить, як такий прилад може поміститися в сучасний мобільний телефоні навіщо він там потрібний? Справа в тому, що гіроскоп допомагає визначити положення пристрою в просторі та дізнатися про кут відхилення. Звичайно, в телефоні немає вовчка, що безпосередньо обертається, гіроскоп являє собою мікроелектромеханічну систему (МЕМС), що містить мікроелектронні і мікромеханічні компоненти.

Як це працює на практиці? Припустимо, що ви граєте в улюблену гру. Наприклад, перегони. Щоб повернути кермо віртуального автомобіля, не потрібно натискати жодних кнопок, достатньо лише змінити положення свого гаджета в руках.

Як бачимо, гіроскопи – дивовижні прилади, які мають корисними властивостями. Якщо вам знадобиться вирішити завдання на розрахунок руху гіроскопа в полі зовнішніх сил, звертайтеся до фахівців студентського сервісу, які допоможуть вам впоратися з нею швидко та якісно!

Механічний гіроскоп – не таке вже складний пристрій, у своїй його робота – досить гарне видовище. Його властивості вивчають вчені вже понад двісті років. Можна було б подумати, що все вивчено, адже давно вже знайдено та практичне застосуванняі тема має бути закритою.

Але перебувають захоплені люди, які втомлюються стверджувати, що з роботі гіроскопа відбувається зміна його ваги при обертанні у той чи інший бік чи певної площині. Причому звучать такі висновки, начебто гіроскоп долає гравітацію. Або він утворює так звану зону гравітаційної тіні. І нарешті, знаходяться люди, які говорять, що якщо швидкість обертання гіроскопа перевищити до деякої критичної величини, то цей пристрій набуває негативної ваги починає відлітати від Землі.

З чим ми маємо справу? Можливість прориву цивілізації чи псевдонаукова помилка?

Теоретично зміна ваги можлива, але на таких великих швидкостях, що експериментально це перевірити неможливо у звичайних умовах. Але є люди, які запевняють, що вони бачили подолання земного тяжіння зі швидкістю обертання всього в межах кількох тисяч хвилин. Перевірці цієї гіпотези присвячено цей експеримент.

Характеристики найпростішого саморобного гіроскопа.

Далеко не кожному наскільки можна зібрати гіроскоп. Авто ролика зібрав гіроскоп масою понад 1 кг. Максимальна швидкість обертання 5000 обертів. Якщо ефект зміни ваги дійсно присутній, він буде помітний на важелі ваги. Їхня точність, враховуючи тертя в шарнірах, лежить у межах 1 гр.

Приступимо до експерименту.

Спочатку розкрутимо врівноважений гіроскоп у горизонтальній площині за годинниковою стрілкою. маховик, Що обертається, ніколи не буде повністю врівноважений, так як неможливо зробити його ідеальне балансування. Та й немає ідеальних підшипників.

Звідки виникає осьова та радіальна вібрація, яка переходить на коромисло терезів? Внаслідок чого може виникнути уявне збільшення чи зменшення ваги? Спробуємо розкрутити маховик в інший бік, щоб перевірити теорію про те, що саме напрямок обертання відіграє головну роль у гравітаційному затемненні. Але, схоже, дива так і не станеться.

Що буде, якщо підвісити та розкрутити гіроскоп у вертикальній площині? Але і в цьому випадку не відбувається жодних змін на терезах.

Примусова прецесія.

Можливо, у школі чи в інституті вам показували таку установку для демонстрації примусової прецесії. Якщо розкрутити гіроскоп, наприклад, за годинниковою стрілкою у вертикальній площині, а потім повернути його знову ж таки за годинниковою стрілкою, якщо дивитися зверху, але вже в горизонтальній площині, то він ніби злітає. Таким чином він реагує на зовнішні впливи і прагне поєднати осінь та напрямок свого обертання з віссю та напрямком обертання у новій площині.

У деяких людей, які раптово нарили цю тему, складається помилкове розуміння цього процесу. Мм здається, що механічний гіроскоп здатний злетіти, якщо його примусово розкрутити у другій площині, і таким чином нібито можна створити інноваційний двигун. У той же час гіроскоп тут піднімається лише тому, що відштовхується від підставки, що обертається, а вона в свою чергу відштовхується від столу. У невагомості сумарний імпульс такої конструкції дорівнюватиме нулю.

Ця саморобка буде цікава насамперед маленьким дітям. Особливо якщо збирати її разом. А взагалі виготовлення роторного гіроскопа з підручних засобів – це чудовий спосіб весело та з користю провести вільний час. Незважаючи на візуальну складність усієї конструкції, зробити її дуже просто, адже, по суті, гіроскоп – це звичайний дзига, тільки з «секретом».

Втім, сам принцип роботи гіроскопа також досить простий: маховик обертається за годинниковою стрілкою навколо своєї осі, яка, у свою чергу, пов'язана з кільцем і обертальні рухи в горизонтальній площині. Це кільце жорстко закріплено в іншому кільці, що повертається навколо третьої осі. Ось і весь секрет.

Процес виготовлення механічного роторного гіроскопа

Від пластикової трубивідрізаємо два кільця однакової ширини. Також буде потрібно підшипник, який потрібно пролити суперклеєм, щоб він не крутився. У внутрішнє кільце запресовуємо дерев'яну «таблетку», в якій по центру потрібно просвердлити отвір під металевий стрижень із загостреними кінцями.

На один край стрижня надягаємо шматок пластикової трубки (можна запозичити з кулькової ручки). У пластиковому кільці свердлимо два отвори під стрижень і стикуємо з віссю підшипника, що обертається, за допомогою металевих трубок більшого діаметра(можна використовувати відрізки телескопічної антени).