Mechanischer Drehkreisel aus Schrott. Enzyklopädie der Technologien und Techniken Hausgemachtes Gyroskop

Unter mechanischen Gyroskopen, Rotorkreisel - ein schnell rotierender Festkörper deren Drehachse in der Lage ist, ihre Orientierung im Raum zu ändern. In diesem Fall ist die Geschwindigkeit
Die Drehung des Gyroskops überschreitet die Rotationsgeschwindigkeit der Achse seiner . erheblich
Drehung. Die Haupteigenschaft eines solchen Gyroskops ist die Fähigkeit, in
Raum unveränderte Richtung der Drehachse in Abwesenheit von
die Einwirkung von Momenten äußerer Kräfte darauf.

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Dies ist ein im Laden gekauftes Gyroskop:

Ja, aus dem Müll)) wir brauchen ein Stück Laminat
Balkon), 2.Boden und Deckel einer Blechdose (Bohnen gegessen - erhalten
Glas) 3.Stahlstab (der schwierigste Teil ist auf der Straße zu finden)
4.Plasticine (von meiner Schwester gestohlen) 5.Nüsse und / oder Platinen 6.two
Schraube, Körner (ein spitzes Stück am Ende, es geht ab und eine Ahle, alles ist beim Großvater)
6.Draht (dickes Kupfer, Großvater hatte Nashol)) 7.Poxipol (oder andere Härten)
Kleber, habe ihn von meinem Großvater genommen)) 8. Isolierband (ebd.)) 9. Fäden (zum Starten und sowas
auch bei meiner Großmutter)) sowie eine Säge, einen Schraubendreher usw.
die allgemeine Idee ist hier klar

dann schneiden wir aus dem Laminat einen Rahmen aus und biegen den Draht zu einem Ring, ebenfalls in
Schrauben müssen mit einer Ahle entlang der Nut durchstochen werden (habe ich nicht noch einmal gemacht, ich habe nur
habe mein Gyroskop zerlegt und ein Bild von den Teilen gemacht ...))

dann montieren wir den Hauptteil-Rotor (oder irgendwie anders)) nehmen den Boden und
den Hals (sie sind gleich) wir machen ein Loch in sie (in der Mitte !!) das Loch sollte
dick wie ein Eisenstab sein. Eisenstange ablängen, die Enden
Um die Zentrierung zu verbessern, führen Sie die Stange in den Bohrer ein und
schärfen Sie die Maschine mit einer Feile auf 2 Seiten, Sie müssen auch eine Nut für
Fabrik mit einem Faden (auf dem Foto finden Sie ihn)) auf einer der Scheiben werden wir Plastilin schmieren und
wir stopfen Nüsse und Platinen hinein (wer endlich einen Stahlring hat
wunderschön) dann beide Scheiben (Sandwich) verbinden und durch die Löcher stecken
Das Ganze mit Poxipol schmieren, (Koffer)) in den Bohrer stecken und vorerst
poxipol friert ein, wir werden die Scheibe zentrieren (um nicht zu treffen) das ist das Wichtigste
Teil der Arbeit, die Balance muss perfekt sein.

Dieses hausgemachte Produkt wird vor allem für kleine Kinder interessant sein. Vor allem, wenn man es zusammenfügt. Im Allgemeinen ist die Herstellung eines Kreisels aus improvisierten Mitteln toller Weg Spaß haben und Ihre Freizeit sinnvoll verbringen. Trotz der visuellen Komplexität der gesamten Struktur ist die Herstellung sehr einfach, da ein Gyroskop tatsächlich ein gewöhnlicher Kreisel ist, nur mit einem "Geheimnis".

Aber auch das Funktionsprinzip des Gyroskops selbst ist recht einfach: Das Schwungrad dreht sich im Uhrzeigersinn um seine Achse, die wiederum zum Ring konjugiert ist und Drehbewegungen in der horizontalen Ebene ausführt. Dieser Ring ist starr in einem anderen Ring befestigt, der sich um eine dritte Achse dreht. Das ist das ganze Geheimnis.

Herstellungsprozess des rotierenden mechanischen Gyroskops

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

An einem Ende der Stange stecken wir ein Stück Plastikrohr (kann ausgeliehen werden von Kugelschreiber). In einen Kunststoffring bohren wir zwei Löcher für die Stange und verbinden sie mit Metallrohren mit größerem Durchmesser mit der rotierenden Lagerachse (Sie können Teile einer Teleskopantenne verwenden).

Hausgemachtes Gyroskop

Gyroskop(von altgriechisch yupo "Kreisrotation" und okopew "Blick") - ein schnell rotierender starrer Körper, die Grundlage eines gleichnamigen Geräts, der die Änderung der Orientierungswinkel eines damit verbundenen Körpers relativ zu einem messen kann Trägheitskoordinatensystem, normalerweise basierend auf dem Gesetz der Erhaltung des Rotationsmoments (Drehimpuls).

Der Name "Gyroskop" und eine funktionierende Version dieses Geräts wurden 1852 vom französischen Wissenschaftler Jean Foucault erfunden.

Unter mechanischen Gyroskopen, Kreisel - ein schnell rotierender Festkörper, dessen Drehachse seine Orientierung im Raum ändern kann. In diesem Fall übersteigt die Rotationsgeschwindigkeit des Gyroskops die Rotationsgeschwindigkeit seiner Rotationsachse erheblich. Die Haupteigenschaft eines solchen Gyroskops ist die Fähigkeit, eine konstante Richtung der Drehachse im Raum beizubehalten, wenn keine Momente äußerer Kräfte darauf einwirken.

Um ein Gyroskop zu erstellen, benötigen wir:

1. Ein Stück Laminat;
2. Unten 2 Stk. aus einer Blechdose;
3. Stahlstock;
4. Plastilin;
5. Nüsse und / oder Platinen;
6. Zwei Schrauben;
7. Draht (dickes Kupfer);
8. Poxipol (oder ein anderer verfestigender Kleber);
9. Isolierband;
10. Threads (zum Starten und etwas anderes);
11. Sowie ein Werkzeug: Säge, Schraubendreher, Kern usw.

Die allgemeine Idee ist klar, wie in der Abbildung gezeigt:

Einstieg:

1) Wir nehmen das Laminat und schneiden daraus einen 8-seitigen Rahmen aus (auf dem Foto ist es 6-seitig). Als nächstes bohren wir 4 Löcher hinein: 2 (an den Enden) entlang der Vorderseite, 2 quer (das gleiche an den Enden), siehe Foto. Nun biegen wir den Draht zu einem Ring (der Drahtdurchmesser entspricht ungefähr dem Rahmendurchmesser). Nehmen Sie 2 Schrauben (Bolzen) und stanzen Sie diese entlang der Nut an den Enden mit einer Ahle oder einem Kern (im schlimmsten Fall können Sie mit einem Bohrer bohren).

2) Es ist notwendig, das Hauptteil - den Rotor - zusammenzubauen. Nehmen Sie dazu 2 Böden aus einer Blechdose und bohren Sie in der Mitte ein Loch hinein. Das Loch mit dem Durchmesser sollte dem Achsstab entsprechen (den wir dort einfügen werden). Um eine Achsstange herzustellen, nehmen Sie einen Nagel oder eine lange Schraube und schneiden Sie sie ab, die Enden müssen geschärft werden. Zur besseren Zentrierung die Stange in den Bohrer einführen und wie an einer Maschine mit einer Feile oder einem Schärfstein von 2 Seiten schärfen. Es wäre auch schön, eine Nut für den Faden zu machen. Auf eine der Scheiben schmieren wir Plastilin und stopfen Nüsse und Platinen hinein (wer einen Stahlring hat, ist noch besser). Nun verbinden wir beide Scheiben (wie ein Sandwich) und stecken sie mit einer Stabachse durch die Löcher. Wir schmieren das Ganze mit Poxipol (oder einem anderen Kleber), setzen unseren Rotor in den Bohrer ein und während das Poxipol erstarrt, zentrieren wir die Scheibe (dies ist der wichtigste Teil der Arbeit). Die Balance muss perfekt sein.

3) Beim Zusammenbau nach dem Bild sollte der Rotor-Leerweg nach oben und unten minimal sein (fühlbar, aber leicht).

Ein mechanischer Kreisel ist kein so kompliziertes Gerät, aber seine Arbeit ist ein schöner Anblick. Wissenschaftler untersuchen seine Eigenschaften seit mehr als zweihundert Jahren. Man könnte meinen, dass alles untersucht wurde, denn es ist längst gefunden und praktischer Nutzen und das Thema sollte geschlossen werden.

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

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 sie unter normalen Bedingungen nicht experimentell nachgewiesen werden kann. Aber es gibt Leute, die behaupten, die Überwindung der Schwerkraft bei einer Rotationsgeschwindigkeit von nur wenigen tausend Minuten gesehen zu haben. Dieses Experiment ist der Überprüfung dieser Hypothese gewidmet.

Eigenschaften des einfachsten hausgemachten Gyroskops.

Nicht jeder kann nach Möglichkeit ein Gyroskop zusammenbauen. Der Autoroller wird von einem Gyroskop mit einem Gewicht von mehr als 1 kg zusammengebaut. Maximale Geschwindigkeit Umdrehung von 5000 Umdrehungen. Wenn der Effekt der Gewichtsänderung tatsächlich vorhanden ist, wird er auf der Balkenwaage sichtbar. Ihre Genauigkeit liegt unter Berücksichtigung der Reibung in den Scharnieren innerhalb von 1 Gramm.

Fangen wir an zu experimentieren.

Drehen Sie zuerst das ausbalancierte Gyroskop in der horizontalen Ebene im Uhrzeigersinn. Ein rotierendes Schwungrad wird nie vollständig ausgewuchtet, da es unmöglich ist, es perfekt auszuwuchten. Ja und nein Lager sind perfekt.

Woher kommen die axialen und radialen Schwingungen, die auf den Waagebalken übertragen werden? Als Folge davon kann es zu einer scheinbaren Gewichtszunahme oder -abnahme kommen? Versuchen wir, das Schwungrad in die andere Richtung zu drehen, um die Theorie zu testen, dass genau die Drehrichtung spielt die Hauptrolle bei einer Gravitationsfinsternis. Aber es sieht so aus, als würde das Wunder nie geschehen.

Was passiert, wenn Sie das Gyroskop hängen und drehen? vertikale Ebene? Aber auch in diesem Fall treten keine Veränderungen auf der Waage auf.

Erzwungene Präzession.

Vielleicht wurde Ihnen in der Schule oder im Institut eine solche Installation gezeigt, um die erzwungene Präzession zu demonstrieren. Wenn Sie das Gyroskop zum Beispiel in einer vertikalen Ebene im Uhrzeigersinn drehen und dann wieder im Uhrzeigersinn drehen, wenn Sie von oben sehen, jedoch bereits in einer horizontalen Ebene, dann scheint es abzuheben. So reagiert er auf äußere Einflüsse und versucht, die Achse und die Richtung seiner Rotation mit der Achse und der Rotationsrichtung in der neuen Ebene zu kombinieren.

Manche Leute, die plötzlich auf dieses Thema gekommen sind, haben ein falsches Verständnis dieses Prozesses. Mm es scheint so mechanisches Gyroskop abheben kann, wenn er in der zweiten Ebene gewaltsam gedreht wird und so angeblich ein innovatives Triebwerk entstehen kann. Gleichzeitig hebt sich das Gyroskop hier nur, weil es vom rotierenden Ständer abgestoßen wird, und es wird wiederum vom Tisch abgestoßen. In der Schwerelosigkeit ist der Gesamtimpuls einer solchen Konstruktion gleich Null.

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

A: Oh, weißt du, ich habe ein neues Smartphone, es hat sogar ein eingebautes Gyroskop

B: Ah, ja, ich habe mich auch selbst heruntergeladen, das Gyroskop für einen Monat eingeschaltet

A: Ähm, sind Sie sicher, dass es ein Gyroskop ist?

B: Ja, ein Gyroskop für alle Sternzeichen.

Um solche Dialoge etwas weniger in der Welt zu machen, schlagen wir vor, zu lernen, was ein Gyroskop ist und wie es funktioniert.

Gyroskop: Geschichte, Definition

Ein Gyroskop ist ein Gerät, das eine freie Drehachse hat und auf Änderungen der Ausrichtungswinkel des Körpers, auf dem es installiert ist, reagieren kann. Beim Drehen behält das Gyroskop seine Position unverändert bei.

Das Wort selbst kommt aus dem Griechischen gyreuo- drehen und skopeo- beobachten, beobachten. 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 Bonenberger im Jahr 1817.

Rotieren mit Hochfrequenz Feststoffe. Die Drehachse des Gyroskops kann ihre Richtung im Raum ändern. Rotierende Artilleriegeschosse, Flugzeugpropeller, Turbinenrotoren haben die Eigenschaften eines Kreisels.

Das einfachste Beispiel für ein Gyroskop ist Kreisel oder das bekannte Kinderspielzeug Wirbelig. Ein sich um eine bestimmte Achse drehender Körper, der seine Position im Raum beibehält, wenn der Kreisel nicht von äußeren Kräften und Momenten dieser Kräfte beaufschlagt wird. Gleichzeitig ist das Gyroskop stabil und hält dem Einfluss einer äußeren Kraft, die maßgeblich durch seine Rotationsgeschwindigkeit bestimmt wird, stand.

Wenn wir den Wirbel zum Beispiel schnell drehen und dann schieben, fällt er nicht, sondern dreht sich weiter. Und wenn die Geschwindigkeit des Kreisels auf einen bestimmten Wert abfällt, beginnt die Präzession - ein Phänomen, wenn die Drehachse 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 Drehachsen), mechanisch, Laser- und optisch Kreisel (Trennung nach dem Wirkprinzip).

Betrachten wir das häufigste Beispiel - mechanischer Drehkreisel... Tatsächlich ist es ein um eine vertikale Achse rotierendes Oberteil, das sich um eine horizontale Achse dreht und seinerseits in einem anderen Rahmen befestigt ist, der sich um eine dritte Achse dreht. Egal wie wir das Kreisel drehen, es wird immer in einer aufrechten Position sein.

Anwendung von Gyroskopen

Aufgrund ihrer Eigenschaften sind Gyroskope weit verbreitet. Sie werden in Stabilisierungssystemen von Raumfahrzeugen, in Navigationssystemen für Schiffe und Flugzeuge, in mobile Geräte und Spielkonsolen sowie Simulatoren.

Interessiert, wie ein solches Gerät in eine moderne Handy und warum wird es dort benötigt? Tatsache ist, dass das Gyroskop hilft, die Position des Geräts im Raum zu bestimmen und den Ablenkwinkel zu kennen. Natürlich hat das Telefon kein direkt drehbares Oberteil, das Gyroskop ist ein mikroelektromechanisches System (MEMS), das mikroelektronische und mikromechanische Komponenten enthält.

Wie funktioniert es in der Praxis? Nehmen wir an, Sie spielen Ihr Lieblingsspiel. Zum Beispiel Rennen. Um das Lenkrad eines virtuellen Autos zu drehen, müssen Sie keine Tasten drücken, Sie müssen nur die Position Ihres Gadgets in Ihren Händen ändern.

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