جيروسكوب محلي الصنع. كيف يعمل الجيروسكوب: الجوهر، مبدأ التشغيل، حيث يتم استخدامه. عملية تصنيع الجيروسكوب الميكانيكي الدوار

سيكون هذا المنتج محلي الصنع مثيرًا للاهتمام في المقام الأول للأطفال الصغار. خاصة إذا قمت بتجميعها معًا. بشكل عام، صنع جيروسكوب دوار من الوسائل المرتجلة هو طريقة رائعةاستمتع وقضاء وقت فراغك بشكل مفيد. على الرغم من التعقيد البصري للهيكل بأكمله، إلا أنه من السهل جدًا صنعه، لأنه في الواقع، الجيروسكوب هو قمة عادية، فقط مع "سر".

ومع ذلك، فإن مبدأ تشغيل الجيروسكوب بسيط أيضًا: تدور دولاب الموازنة في اتجاه عقارب الساعة حول محورها، والتي بدورها متصلة بالحلقة وتصنع الحركات الدورانيةفي المستوى الأفقي. وهذه الحلقة مثبتة بشكل صارم في حلقة أخرى تدور حول محور ثالث. هذا هو السر كله.

عملية تصنيع الجيروسكوب الميكانيكي الدوار

من الأنابيب البلاستيكيةقطع حلقتين بنفس العرض. ستحتاج أيضًا إلى محمل يجب تغطيته بمادة لاصقة فائقة حتى لا يدور. نضغط على "لوح" خشبي في الحلقة الداخلية، حيث تحتاج إلى حفر ثقب في المنتصف لقضيب معدني ذو نهايات مدببة.

نضع قطعة من الأنبوب البلاستيكي على إحدى حواف القضيب (يمكنك استعارتها منه). قلم حبر جاف). نقوم بحفر فتحتين في الحلقة البلاستيكية للقضيب ونقوم بتوصيله بالمحور الدوار للمحمل باستخدام أنابيب معدنية قطر أكبر(يمكنك استخدام أقسام من هوائي تلسكوبي).

ميكانيكية الجيروسكوباتمختلفة. الجيروسكوب الدوار مثير للاهتمام بشكل خاص. يكمن جوهرها في حقيقة أن الجسم الذي يدور حول محوره يكون مستقرًا تمامًا في الفضاء، على الرغم من أنه يمكنه تغيير اتجاه المحور نفسه. سرعة دوران المحور أقل بكثير من سرعة دوران حواف الجيروسكوب. يشبه تدوير الجيروسكوب تحريك قمة دوارة على الأرض. الفرق بين القمة الدوارة والجيروسكوب هو أن القمة الدوارة حرة في الفضاء، بينما يدور الجيروسكوب في نقاط ثابتة بدقة تقع في الشريط الخارجي ولها حماية حتى تتمكن من الاستمرار في الدوران في حالة السقوط.

سوف تحتاج

• - غطاءين من العلب
• - قطعة من صفح
• - شريط كهربائي
• - مكسرات 6 قطع.
• - المحور الصلب أو المسمار
• - البلاستيسين
• - الغراء
• - 2 براغي
• - سلك سميك
• - حفر، ملف

تعليمات

1. مع وجود هذه الأجزاء في متناول اليد، يمكننا البدء في تجميع الدوار. نقوم بعمل ثقوب في وسط أغطية العلب تمامًا، ويفضل أن يكون ذلك بنفس المسمار الذي سنصنع منه محور الدوار. بعد ذلك، باستخدام البلاستيسين، نربط المكسرات على الغطاء، يمكنك وضع أكثر من ستة، والوزن على طول حافة الدوار سيزيد من وقت دورانه.
2. بعد ذلك نصنع المحور. للقيام بذلك، قم بتثبيت المثقاب الكهربائي في الرذيلة، وشد الظفر بدون رأس فيه وشحذه بملف. بهذه الطريقة سيتم وضع شحذ المحور في أقرب مكان ممكن من مركز المحور. من الضروري شحذ على كلا الجانبين.
3. بدون إزالة المحور الحاد من المثقاب، سنصنع أخدودًا للخيط الذي سيعمل على تشغيل الدوار. نعلق الغطاء بالمكسرات على المحور باستخدام الغراء، لكن لا تستخدم غطاءً يتصلب بسرعة كبيرة. يعمل بوكسيبول بشكل جيد. قم بتغطية المكسرات بنفس الغراء.
4. الآن الشيء الأكثر أهمية هو التوازن. بينما يجف الغراء، تحتاج إلى وضع الأوزان بشكل مثالي حول حافة الغطاء. نقوم بتشغيل المثقاب (عموديًا)، إذا ضرب الدوار الدوار في اتجاه واحد، فهذا يعني أن بعض الحمل لم يتم وضعه بشكل صحيح. نحن إصلاحه وحاول مرة أخرى. قم بتشحيم المكسرات في الأعلى وقم بتغطيتها بالغطاء الثاني. نلصق الشريط الكهربائي على حواف الدوار. دعونا نجففها. الدوار نفسه جاهز!
5. نحن نأخذ اثنين من البراغي الأطول، ونربطهما في الرذيلة ونثقب فيهما الثقوب التي سيتم فيها تثبيت الدوار. الآن نحن بحاجة إلى التوصل إلى إطار خارجي. قطع دائرة من صفح. من الأفضل رسمها بالبوصلة مسبقًا. ارسم على الفور خطوطًا رأسية وأفقية بزاوية 90 درجة. في الداخل، قمنا بقطع دائرة أصغر، ولكن بحيث يتناسب الدوار هناك. بواسطة خطوط أفقيةنصنع ثقوبًا للبراغي المقابلة لبعضها البعض. نحن المسمار في البراغي. بينهما نضع محور الجيروسكوب لدينا. في الوقت نفسه، من المستحيل تشديده بإحكام شديد، وإلا فإن الاحتكاك سيضعف سرعة الدوران، ولن يعمل أي شيء. اترك حوالي 1 مم من السفر، ولكن حتى لا يسقط الجيروسكوب من البراغي. نقوم بلصق البراغي على الشريط حتى لا يؤدي الاهتزاز إلى فكها من الإطار.
6. كل ما تبقى هو تثبيت الحماية. خذ سلكًا سميكًا وثنيه على شكل حلقة. في موقع الخط الأفقي المحدد نعلقه على منتجنا. الجيروسكوب جاهز. نقوم بلف الخيط حول المحور ونسحبه بحدة ونتحقق من وظائفه.

جيروسكوب محلي الصنع

جيروسكوب(من اليونانية القديمة yupo "الدوران الدائري" و okopew "النظرة") - جسم صلب سريع الدوران، أساس جهاز يحمل نفس الاسم، قادر على قياس التغيرات في زوايا اتجاه الجسم المرتبطة به بالنسبة للقصور الذاتي نظام الإحداثيات، يعتمد عادةً على قانون حفظ عزم الدوران (الزخم).

تم اختراع اسم "الجيروسكوب" والنسخة العاملة من هذا الجهاز في عام 1852 على يد العالم الفرنسي جان فوكو.

من بين الجيروسكوبات الميكانيكية، فإنه يبرز جيروسكوب دوار- جسم صلب سريع الدوران، ومحور دورانه قادر على تغيير اتجاهه في الفضاء. في هذه الحالة، تتجاوز سرعة دوران الجيروسكوب بشكل كبير سرعة دوران محور دورانه. الخاصية الرئيسية لمثل هذا الجيروسكوب هي القدرة على الحفاظ على اتجاه ثابت لمحور الدوران في الفضاء في حالة عدم وجود تأثير لحظات القوى الخارجية عليه.

لصنع جيروسكوب سنحتاج إلى:

1. قطعة من صفح.
2. أسفل 2 قطعة. من علبة من الصفيح;
3. عصا الصلب.
4. البلاستيسين.
5. المكسرات و/أو الأوزان؛
6. اثنين من البراغي.
7. الأسلاك (النحاس السميك)؛
8. بوكسيبول (أو أي مادة لاصقة أخرى)؛
9. الشريط الكهربائي.
10. المواضيع (للبدء وشيء آخر)؛
11. وكذلك الأدوات: المنشار، مفك البراغي، النواة، الخ...

فكرة عامةموضح بوضوح في الشكل:

لنبدأ:

1) نأخذ الصفائح ونقطع منها إطارًا مكونًا من 8 زوايا (في الصورة 6 زوايا). بعد ذلك، نقوم بحفر 4 ثقوب فيه: 2 (في النهايات) على طول المقدمة، 2 عبر (نفس الشيء في النهايات)، انظر الصورة. الآن دعونا نثني السلك على شكل حلقة (قطر السلك يساوي تقريبًا قطر الإطار). لنأخذ برغيين (مسامير) ونثقب ثقوبًا في نهايتيهما بمخرز أو قلب (في أسوأ الأحوال، يمكنك حفرهما باستخدام المثقاب).

2) تحتاج إلى تجميع الجزء الرئيسي - الدوار. للقيام بذلك، خذ قاعين من علبة الصفيح وقم بعمل ثقب فيهما في المنتصف. يجب أن يتوافق الثقب في القطر مع قضيب المحور (الذي سندخله هناك). لصنع قضيب محوري، خذ مسمارًا أو مسمارًا طويلًا واقطعه بالطول، ويجب شحذ الأطراف. لجعل المحاذاة أفضل، أدخل القضيب في المثقاب وقم بشحذه كما هو الحال على آلة باستخدام ملف أو المشحذمن الجانبين. سيكون من الجيد عمل أخدود عليه لللف بالخيط. سننشر البلاستيسين على أحد الأقراص ونحشو المكسرات والأوزان فيه (إذا كان لديك حلقات فولاذية فهذا أفضل). الآن نقوم بتوصيل كلا القرصين (مثل الساندويتش) ونثقبهما من خلال الثقوب بقضيب محوري. نقوم بتشحيم كل شيء باستخدام البوكسيبول (أو أي غراء آخر)، ونقوم بإدخال الدوار في المثقاب وبينما يتصلب البوكسيبول، سنقوم بتوسيط القرص (وهذا هو الأكثر جزء مهمعمل). يجب أن يكون التوازن مثاليا.

3) نحن نتجمع وفقًا للصورة، يجب أن تكون الحركة الحرة للدوار لأعلى ولأسفل في حدها الأدنى (يمكنك أن تشعر بها، ولكن قليلاً فقط).

الجيروسكوب الميكانيكي - ليس كثيرًا جهاز معقد، في حين أن عمله هو مشهد جميل جدا. لقد درس العلماء خصائصه منذ أكثر من مائتي عام. قد يعتقد المرء أن كل شيء تمت دراسته، لأنه تم العثور عليه منذ فترة طويلة التطبيق العمليويجب إغلاق الموضوع.

ولكن هناك من المتحمسين الذين لا يملون من الادعاء بأن الجيروسكوب عند تشغيله يتغير وزنه عندما يدور في اتجاه أو آخر أو في مستوى معين. علاوة على ذلك، تبدو الاستنتاجات كما لو أن الجيروسكوب يتغلب على الجاذبية. أو تشكل ما يسمى بمنطقة ظل الجاذبية. وأخيرا، هناك من يقول أنه إذا تم تجاوز سرعة دوران الجيروسكوب إلى قيمة حرجة معينة، ثم هذا الجهازيكتسب وزنًا سلبيًا ويبدأ في الطيران بعيدًا عن الأرض.

ما الذي نتعامل معه؟ إمكانية حدوث طفرة حضارية أم وهم علمي زائف؟

من الناحية النظرية، من الممكن تغيير الوزن، ولكن بسرعات عالية بحيث يكون من المستحيل التحقق من ذلك تجريبيا. الظروف العادية. ولكن هناك أشخاص يزعمون أنهم رأوا جاذبية الأرض تتغلب على سرعة دوران لا تتجاوز بضعة آلاف من الدقائق. هذه التجربة مخصصة لاختبار هذه الفرضية.

خصائص أبسط جيروسكوب محلي الصنع.

ليس كل شخص قادر على تجميع الجيروسكوب. قامت الأسطوانة الآلية بتجميع جيروسكوب يزن أكثر من 1 كجم. السرعة القصوىدوران 5000 دورة في الدقيقة. إذا كان تأثير تغير الوزن موجودًا بالفعل، فسيكون ملحوظًا على مقياس الرافعة. دقتها، مع مراعاة الاحتكاك في المفصلات، تقع في حدود 1 جرام.

لنبدأ التجربة.

أولاً، دعونا ندير الجيروسكوب المتوازن في مستوى أفقي في اتجاه عقارب الساعة. لن تكون دولاب الموازنة الدوارة متوازنة تمامًا أبدًا لأنه لا يمكن أن تكون متوازنة تمامًا. نعم، ولا توجد محامل مثالية.

من أين يأتي الاهتزاز المحوري والشعاعي الذي ينتقل إلى عارضة التوازن؟ ما الذي يمكن أن يؤدي إلى زيادة أو خسارة الوزن الوهمية؟ دعونا نحاول تدوير دولاب الموازنة في الاتجاه الآخر لاختبار النظرية القائلة بأن اتجاه الدوران يلعب دورًا الدور الرئيسيفي كسوف الجاذبية. لكن يبدو أن المعجزة لن تحدث أبداً.

ماذا يحدث إذا قمت بتعليق الجيروسكوب وتدويره في مستوى رأسي؟ ولكن حتى في هذه الحالة، لا تحدث أي تغييرات على المقاييس.

المبادرة القسرية.

ربما عُرض عليك في المدرسة أو المعهد مثل هذا الإعداد لإثبات المبادره القسرية. إذا قمت بتدوير الجيروسكوب، على سبيل المثال، في اتجاه عقارب الساعة في مستوى عمودي، ثم قمت بتدويره مرة أخرى في اتجاه عقارب الساعة، إذا نظرت من الأعلى، ولكن في مستوى أفقي، فيبدو أنه ينطلق. هذه هي الطريقة التي يتفاعل معها التأثيرات الخارجيةويسعى إلى الجمع بين محور واتجاه دورانه مع محور واتجاه الدوران في المستوى الجديد.

بعض الأشخاص الذين يواجهون هذا الموضوع فجأة يطورون فهمًا خاطئًا لهذه العملية. يبدو أن الجيروسكوب الميكانيكي قادر على الإقلاع إذا تم تدويره بالقوة في مستوى ثانٍ، وبالتالي يمكن إنشاء محرك مبتكر. في الوقت نفسه، يرتفع الجيروسكوب هنا فقط لأنه يتم صده من الحامل الدوار، وهو بدوره يتم صده من الطاولة. في حالة انعدام الجاذبية، سيكون الزخم الإجمالي لمثل هذا الهيكل صفرًا.

ذات يوم شاهدت محادثة بين صديقين، أو بالأحرى صديقات:

ج: أوه، كما تعلمون، لقد الهاتف الذكي الجديد، حتى أنه يحتوي على جيروسكوب مدمج

ب: آه، نعم، لقد قمت أيضًا بتنزيله بنفسي وقمت بتثبيت الجيروسكوب لمدة شهر

ج: أم، هل أنت متأكد من أنه جيروسكوب؟

ب: نعم، جيروسكوب لجميع الأبراج.

ولتقليل عدد مثل هذه الحوارات في العالم، نقترح معرفة ما هو الجيروسكوب وكيف يعمل.

الجيروسكوب: التاريخ والتعريف

الجيروسكوب هو جهاز له محور دوران حر وقادر على الاستجابة للتغيرات في زوايا اتجاه الجسم المثبت عليه. عند الدوران، يحافظ الجيروسكوب على موضعه دون تغيير.

الكلمة نفسها تأتي من اليونانية gyreuо- تدوير و skopeo- شاهد، لاحظ. تم تقديم مصطلح الجيروسكوب لأول مرة جان فوكوفي عام 1852، ولكن تم اختراع الجهاز في وقت سابق. وقد تم ذلك من قبل عالم فلكي ألماني يوهان بونينبرجرفي عام 1817.

إنهم يتناوبون مع تردد عاليالمواد الصلبة. يمكن لمحور دوران الجيروسكوب أن يغير اتجاهه في الفضاء. تتمتع قذائف المدفعية الدوارة ومراوح الطائرات ودوارات التوربينات بخصائص الجيروسكوب.

أبسط مثال على الجيروسكوب هو قمةأو لعبة الأطفال الشهيرة الدوارة. جسم يدور حول محور معين، يحافظ على موقعه في الفضاء إذا لم يتم التأثير على الجيروسكوب بواسطة أي قوى خارجية ولحظات من هذه القوى. وفي الوقت نفسه، يكون الجيروسكوب مستقرًا وقادرًا على تحمل تأثير القوى الخارجية، والذي يتحدد إلى حد كبير من خلال سرعة دورانه.

على سبيل المثال، إذا قمنا بتدوير القطعة الدوارة بسرعة ثم دفعناها، فإنها لن تسقط، ولكنها ستستمر في الدوران. وعندما تنخفض سرعة القمة إلى قيمة معينة، ستبدأ المبادرة - وهي ظاهرة عندما يصف محور الدوران مخروطًا، ويغير الزخم الزاوي للقمة اتجاهها في الفضاء.

أنواع الجيروسكوبات

هناك أنواع عديدة من الجيروسكوبات: اثنينو ثلاث درجات(الفصل حسب درجات الحرية أو محاور الدوران الممكنة)، ميكانيكية, الليزرو بصريالجيروسكوبات (الفصل على أساس مبدأ التشغيل).

دعونا نلقي نظرة على المثال الأكثر شيوعا - جيروسكوب دوار ميكانيكي. في الأساس، هذه قمة تدور حول محور عمودي، والتي تدور حول محور أفقي، وبالتالي يتم تثبيتها في إطار آخر، والذي يدور حول محور ثالث. بغض النظر عن الطريقة التي قلبنا بها الجزء العلوي، فإنه سيظل دائمًا في وضع عمودي.

تطبيقات الجيروسكوب

بسبب خصائصها، الجيروسكوبات جدا تطبيق واسع. يتم استخدامها في أنظمة تثبيت المركبات الفضائية، وفي أنظمة الملاحة للسفن والطائرات الأجهزة المحمولةوأجهزة الألعاب، بالإضافة إلى معدات التمارين الرياضية.

وأتساءل كيف يمكن لمثل هذا الجهاز أن يتناسب مع العصر الحديث الهاتف المحمولولماذا هو مطلوب هناك؟ الحقيقة هي أن الجيروسكوب يساعد في تحديد موضع الجهاز في الفضاء ومعرفة زاوية الانحراف. وبطبيعة الحال، لا يحتوي الهاتف على قمة دوارة مباشرة؛ فالجيروسكوب عبارة عن نظام كهروميكانيكي دقيق (MEMS) يحتوي على مكونات إلكترونية دقيقة وميكانيكية دقيقة.

كيف يعمل هذا في الممارسة العملية؟ لنتخيل أنك تلعب لعبتك المفضلة. على سبيل المثال، السباق. لتشغيل عجلة القيادة في سيارة افتراضية، لا تحتاج إلى الضغط على أي أزرار، كل ما تحتاجه هو تغيير موضع أداتك بين يديك.

كما ترون، الجيروسكوبات هي أجهزة مذهلة خصائص مفيدة. إذا كنت بحاجة إلى حل مشكلة حساب حركة الجيروسكوب في مجال القوى الخارجية، فاتصل بمتخصصي خدمة الطلاب الذين سيساعدونك في التعامل معها بسرعة وكفاءة!