Mechanischer Drehkreisel aus improvisierten Materialien. Funktionsweise eines Gyroskops: Essenz, Funktionsprinzip, bei dem ein elektronisches Gyroskop zum Selbermachen verwendet wird

Einmal habe ich ein Gespräch zwischen zwei Freunden, oder besser Freundinnen, beobachtet:

A: Oh, wissen Sie, ich habe ein neues Smartphone, es hat sogar ein eingebautes Gyroskop

B: Ah, ja, ich habe es auch für mich heruntergeladen, einen Monat lang ein Gyroskop eingesetzt

A: Ähm, bist du sicher, dass es ein Gyroskop ist?

B: Ja, ein Kreisel für alle Tierkreiszeichen.

Um solche Dialoge in der Welt etwas weniger zu machen, empfehlen wir Ihnen herauszufinden, was ein Gyroskop ist und wie es funktioniert.

Gyroskop: Geschichte, Definition

Ein Gyroskop ist ein Gerät, das eine freie Rotationsachse hat und in der Lage ist, auf Änderungen der Orientierungswinkel des Körpers, auf dem es installiert ist, zu reagieren. Das Gyroskop behält seine Position während der Drehung unverändert bei.

Das Wort selbst stammt aus dem Griechischen Gyreuo- drehen und skopeo- schau, schau. Der Begriff Gyroskop wurde zuerst eingeführt Jean Foucault im Jahr 1852, aber das Gerät wurde früher erfunden. Dies wurde von einem deutschen Astronomen durchgeführt Johann Bonnenberg im Jahr 1817.

Sie drehen sich Hochfrequenz feste Körper. Die Drehachse des Kreisels kann ihre Richtung im Raum ändern. Rotierende Artilleriegeschosse, Flugzeugpropeller, Turbinenrotoren haben die Eigenschaften eines Kreisels.

Das einfachste Beispiel für ein Gyroskop ist Kreisel oder der bekannte Kinderspielzeugkreisel. Ein um eine bestimmte Achse rotierender Körper, der seine Position im Raum beibehält, wenn einige äußere Kräfte und Momente dieser Kräfte nicht auf den Kreisel einwirken. Gleichzeitig ist das Gyroskop stabil und in der Lage, dem Einfluss einer äußeren Kraft zu widerstehen, die maßgeblich durch seine Rotationsgeschwindigkeit bestimmt wird.

Wenn wir zum Beispiel den Kreisel schnell drehen und dann drücken, wird er nicht herunterfallen, sondern sich weiter drehen. Und wenn die Geschwindigkeit des Kreisels auf einen bestimmten Wert abfällt, beginnt die Präzession - ein Phänomen, bei dem die Rotationsachse einen Kegel beschreibt und der Drehimpuls des Kreisels die Richtung im Raum ändert.

Arten von Gyroskopen

Es gibt viele Arten von Gyroskopen: zwei Und drei Grad(Trennung nach Freiheitsgraden oder möglichen Rotationsachsen), mechanisch, Laser- Und optisch Gyroskope (Trennung nach dem Funktionsprinzip).

Betrachten Sie das häufigste Beispiel - mechanisch rotierendes Gyroskop . Tatsächlich handelt es sich um einen um eine vertikale Achse rotierenden Kreisel, der sich um eine horizontale Achse dreht und wiederum in einem anderen Rahmen befestigt ist, der sich bereits um eine dritte Achse dreht. Egal wie wir das Oberteil drehen, es wird immer in der vertikalen Position sein.

Anwendung von Gyroskopen

Gyroskope sind aufgrund ihrer Eigenschaften weit verbreitet. Sie werden in Stabilisierungssystemen für Raumfahrzeuge, Schiffs- und Flugzeugnavigationssystemen, mobile Geräte und Spielkonsolen sowie Simulatoren.

Interessiert, wie ein solches Gerät in ein modernes passen kann Handy und warum wird es dort benötigt? Tatsache ist, dass das Gyroskop hilft, die Position des Geräts im Raum zu bestimmen und den Abweichungswinkel herauszufinden. Natürlich hat das Telefon keinen direkt rotierenden Kreisel, das Gyroskop ist ein mikroelektromechanisches System (MEMS), das mikroelektronische und mikromechanische Komponenten enthält.

Wie funktioniert es in der Praxis? Stellen Sie sich vor, Sie spielen Ihr Lieblingsspiel. Rennen zum Beispiel. Um das Lenkrad eines virtuellen Autos zu drehen, müssen Sie keine Knöpfe drücken, Sie müssen nur die Position Ihres Gadgets in Ihren Händen ändern.

Wie Sie sehen können, sind Gyroskope erstaunliche Geräte, die es haben nützliche Eigenschaften. Wenn Sie das Problem der Berechnung der Bewegung eines Kreisels im Bereich äußerer Kräfte lösen müssen, wenden Sie sich an die Spezialisten des Studentenwerks, die Ihnen helfen, es schnell und effizient zu bewältigen!

Ein mechanisches Gyroskop ist kein so kompliziertes Gerät, während seine Bedienung ein ziemlich schöner Anblick ist. Seine Eigenschaften werden seit mehr als zweihundert Jahren von Wissenschaftlern untersucht. Man könnte meinen, dass alles untersucht wurde, weil es längst gefunden und gefunden wurde praktischer Nutzen und das Thema sollte geschlossen werden.

Aber es gibt begeisterte Leute, die nicht müde werden zu behaupten, dass sich während des Betriebs des Kreisels sein Gewicht ändert, wenn es sich in die eine oder andere Richtung oder in einer bestimmten Ebene dreht. Darüber hinaus klingen solche Schlussfolgerungen so, als ob das Gyroskop die Schwerkraft überwindet. Oder es bildet die sogenannte Gravitationsschattenzone. Und schließlich gibt es Leute, die sagen, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Gyroskops einen bestimmten kritischen Wert überschreitet, erhält dieses Gerät ein negatives Gewicht und beginnt von der Erde wegzufliegen.

Womit haben wir es zu tun? Die Möglichkeit eines Zivilisationsdurchbruchs oder ein pseudowissenschaftlicher Wahn?

Theoretisch ist eine Gewichtsänderung möglich, jedoch bei so hohen Geschwindigkeiten, dass es unmöglich ist, sie unter normalen Bedingungen experimentell zu testen. Aber es gibt Leute, die behaupten, sie hätten die Überwindung der Erdanziehungskraft bei einer Rotationsgeschwindigkeit von nur wenigen tausend Minuten gesehen. Dieses Experiment dient der Überprüfung dieser Hypothese.

Eigenschaften des einfachsten hausgemachten Gyroskops.

Nicht jeder kann ein Gyroskop zusammenbauen. Auto Roller montierte ein Gyroskop mit einem Gewicht von mehr als 1 kg. Höchstgeschwindigkeit Drehzahl 5000 U/min. Wenn der Effekt der Gewichtsveränderung wirklich vorhanden ist, macht er sich auf der Waage bemerkbar. Ihre Genauigkeit liegt unter Berücksichtigung der Reibung in den Scharnieren innerhalb von 1 g.

Beginnen wir mit dem Experiment.

Drehen Sie zuerst das ausgeglichene Gyroskop in der horizontalen Ebene im Uhrzeigersinn. Ein rotierendes Schwungrad wird niemals vollständig ausgewuchtet sein, da es unmöglich ist, es perfekt auszuwuchten. Und es gibt keine perfekten Lager.

Woher kommen die axialen und radialen Schwingungen, die zum Waagebalken gelangen? Dadurch kann es zu einer imaginären Gewichtszunahme oder Gewichtsabnahme kommen? Lassen Sie uns versuchen, das Schwungrad in die andere Richtung zu drehen, um die Theorie zu testen, dass es die Drehrichtung ist, die spielt Hauptrolle bei einer Gravitationsfinsternis. Aber es scheint, dass das Wunder nicht geschehen wird.

Was passiert, wenn Sie das Gyroskop aufhängen und drehen vertikale Ebene? Aber in diesem Fall ändert sich nichts an der Waage.

Erzwungene Präzession.

Vielleicht hat man Ihnen in der Schule oder am Institut einen solchen Aufbau gezeigt, um erzwungene Präzession zu demonstrieren. Dreht man den Kreisel zum Beispiel im Uhrzeigersinn in einer vertikalen Ebene ab und dreht ihn dann wieder im Uhrzeigersinn, wenn man von oben schaut, aber schon in einer horizontalen Ebene, dann hebt er quasi ab. Also reagiert er darauf äußere Einflüsse und versucht, die Achse und Richtung seiner Drehung mit der Achse und Richtung der Drehung in der neuen Ebene in Übereinstimmung zu bringen.

Manche Menschen, die plötzlich auf dieses Thema stoßen, haben ein falsches Verständnis von diesem Prozess. Mm, es scheint, dass ein mechanischer Kreisel abheben kann, wenn er in der zweiten Ebene gewaltsam gedreht wird, und somit ist es angeblich möglich, einen innovativen Motor zu schaffen. Gleichzeitig steigt der Kreisel hier nur, weil er vom rotierenden Ständer abgestoßen wird, der wiederum vom Tisch abgestoßen wird. In der Schwerelosigkeit ist der Gesamtimpuls eines solchen Designs Null.

Unter mechanische Gyroskope sticht heraus rotierendes Gyroskop - schnell rotierender starrer Körper deren Rotationsachse in der Lage ist, die Orientierung im Raum zu ändern. Gleichzeitig die Geschwindigkeit
Die Rotation des Gyroskops übersteigt die Rotationsgeschwindigkeit seiner Achse erheblich
Drehung. Die Haupteigenschaft eines solchen Gyroskops ist die Wartungsfähigkeit
Raum unveränderliche Richtung der Rotationsachse in Abwesenheit
der Einfluss äußerer Kräfte darauf.

Sehen Sie sich unbedingt dieses Video an.
Dies ist ein Shop-Gyroskop:

Ja, aus dem Müll)) Wir brauchen 1 Stück Laminat (ich habe einen Schrott von meinem Großvater gefunden
Balkon), 2. Der Boden und der Deckel der Dose (Ich habe die Bohnen gegessen, ich habe
Glas) 3. Stahlstock (der schwierigste Teil wurde auf der Straße gefunden)
4. Plastilin (von meiner Schwester gestohlen) 5. Nüsse oder (und) Gewichte 6. zwei
eine Schraube, ein Körner (ein scharfes Ding am Ende, es wird sich lösen und eine Ahle, alles ist beim Großvater)
6. Draht (Kupfer dick, von meinem Großvater gefunden)) 7. Poxipol (oder andere Härtung
Kleber, von meinem Großvater genommen)) 8. Isolierband (ebd.)) 9. Fäden (zum Starten und so
auch bei meiner Großmutter)) sowie eine Säge, ein Schraubendreher usw ...
die allgemeine Idee ist hier klar

Dann einen Rahmen aus dem Laminat ausschneiden und den Draht zu einem Ring biegen, ebenfalls nach innen
Schrauben müssen mit einer Ahle durch die Aussparung gestanzt werden (ich habe es nicht wieder getan, ich habe nur
zerlegte mein Gyroskop und machte ein Foto von den Teilen ...))

dann werden wir den Hauptteil zusammenbauen - den Rotor (oder irgendwie anders)) wir nehmen den Boden und
Hals (sie sind gleich) machen wir ein Loch in sie (in der Mitte !!) das Loch sollte
sei so dick wie ein Eisenstab Wir schneiden die Eisenstange der Länge nach, die Enden
schärfen Um die Ausrichtung besser zu machen, führen Sie die Stange in den Bohrer ein und wie
Schärfen Sie die Maschine mit einer Feile von 2 Seiten, Sie müssen auch eine Nut dafür machen
Pflanze mit einem Faden (Sie können es auf dem Foto finden)) auf eine der Scheiben werden wir Plastilin schmieren und
wir stopfen Muttern und Platinen hinein (wer einen Stahlring hat, endlich
wunderschön) verbinden Sie dann beide Scheiben (Sandwich) und stechen Sie sie durch die Löcher
Achse Schmieren Sie das Ganze mit Poxypol, schieben Sie es (Gehäuse)) in einen Bohrer und für jetzt
Poxypol wird kalt, wir werden die Scheibe zentrieren (um nicht zu schlagen), das ist das Wichtigste
Teil des Jobs Die Balance muss perfekt sein.

Dieses hausgemachte Produkt wird vor allem für kleine Kinder interessant sein. Vor allem, wenn man es zusammenstellt. Im Allgemeinen ist die Herstellung eines Kreisels aus improvisierten Mitteln toller Weg viel spass und genieße deine freizeit. Trotz der visuellen Komplexität der gesamten Struktur ist es sehr einfach, sie herzustellen, da ein Gyroskop tatsächlich ein gewöhnlicher Kreisel ist, nur mit einem „Geheimnis“.

Das Funktionsprinzip des Gyroskops ist jedoch auch recht einfach: Das Schwungrad dreht sich im Uhrzeigersinn um seine Achse, die wiederum dem Ring zugeordnet ist und sich in einer horizontalen Ebene dreht. Dieser Ring ist starr in einem anderen Ring befestigt, der sich um eine dritte Achse dreht. Das ist das ganze Geheimnis.

Herstellungsprozess eines rotierenden mechanischen Gyroskops

Von Kunststoffrohr Schneiden Sie zwei gleich breite Ringe. Sie benötigen auch ein Lager, das mit Sekundenkleber vergossen werden muss, damit es sich nicht dreht. Wir drücken eine hölzerne „Tablette“ in den Innenring, in die in der Mitte ein Loch für einen Metallstab mit spitzen Enden gebohrt werden muss.

Wir stecken ein Stück Plastikschlauch an ein Ende der Stange (Sie können es von einem Kugelschreiber ausleihen). In den Kunststoffring bohren wir zwei Löcher für die Stange und verbinden sie mit Metallrohren mit größerem Durchmesser mit der Drehachse des Lagers (Sie können Segmente einer Teleskopantenne verwenden).