Ta domači izdelek bo zanimiv predvsem za majhne otroke. Še posebej, če ga sestavite. Na splošno je izdelava rotacijskega žiroskopa iz improviziranih sredstev odličen način zabavajte se in koristno preživite svoj prosti čas. Kljub vizualni zapletenosti celotne strukture je zelo enostavno narediti, saj je v resnici žiroskop navaden vrh, le s "skrivnostjo".
Vendar pa je tudi sam princip delovanja žiroskopa precej preprost: vztrajnik se vrti v smeri urinega kazalca okoli svoje osi, ta pa je povezana z obročem in omogoča rotacijski gibi v vodoravni ravnini. Ta obroč je togo fiksiran v drugem obroču, ki se vrti okoli tretje osi. To je vsa skrivnost.
Postopek izdelave rotacijskega mehanskega žiroskopa
Od plastična cev odrežite dva obroča enake širine. Potrebovali boste tudi ležaj, ki ga je treba namazati s superlepilom, da se ne vrti. V notranji obroč pritisnemo leseno "tableto", v kateri morate v sredini izvrtati luknjo za kovinsko palico s koničastimi konci.
Na en rob palice namestimo kos plastične cevi (lahko si jo izposodite pri kemični svinčnik). V plastični obroč za palico izvrtamo dve luknji in jo s kovinskimi cevmi povežemo z vrtljivo osjo ležaja večji premer(lahko uporabite dele teleskopske antene).
Mehanski žiroskopi so različni. Posebej zanimiv je rotacijski žiroskop. Njegovo bistvo je v tem, da je telo, ki se vrti okoli svoje osi, precej stabilno v prostoru, čeprav lahko samo spremeni smer osi. Hitrost vrtenja osi je bistveno manjša od hitrosti vrtenja robov žiroskopa. Vrtenje žiroskopa je podobno premikanju vrtavke po tleh. Razlika med vrtavko in žiroskopom je v tem, da je vrtavka prosta v prostoru, vrtavka pa se vrti na točno določenih točkah, ki se nahajajo v zunanji palici in ima zaščito, da se lahko vrti naprej, če pade.
Potrebovali boste
- - dva pokrova iz pločevink
- - kos laminata
- - električni trak
- - oreščki 6 kosov.
- - jeklena os ali žebelj
- - plastelin
- - lepilo
- - 2 vijaka
- - debela žica
- - sveder, pila
Navodila
- S temi deli v roki lahko začnemo sestavljati rotor. Točno na sredino pokrovov pločevink preluknjamo luknje, najbolje z enakim žebljem, iz katerega bomo naredili os rotorja. Nato s plastelinom pritrdimo matice na pokrov, lahko jih postavite več kot šest, teža ob robu rotorja bo povečala čas vrtenja.
- Nato naredimo os. V ta namen pritrdite električni vrtalnik v primež, zategnite žebelj brez glave in ga nabrusite s pilo. Tako bo ostrenje osi čim bližje središču osi. Ostriti je treba na obeh straneh.
- Ne da bi odstranili ostro os iz svedra, bomo naredili utor za navoj, ki bo vodil rotor. Pokrov z maticami pritrdimo na os z lepilom, vendar ne uporabimo tistega, ki se prehitro strdi. Poxipol dobro deluje. Z istim lepilom premažite orehe.
- Zdaj je najpomembnejše ravnotežje. Medtem ko se lepilo suši, morate uteži popolnoma namestiti okoli roba pokrova. Vklopimo vrtalnik (navpično), če vrtljivi rotor udari v eno smer, potem nekaj bremena ni pravilno nameščeno. Popravimo in poskusimo znova. Na vrhu namažite orehe in pokrijte z drugim pokrovom. Na robove rotorja prilepimo električni trak. Posušimo. Sam rotor je pripravljen!
- Vzamemo dva daljša vijaka, ju pritrdimo v primež in vanje izvrtamo luknje, v katere bo pritrjen rotor. Sedaj moramo pripraviti zunanji okvir. Iz laminata izrežite krog. Bolje je, da ga vnaprej narišete s kompasom. Takoj narišite navpične in vodoravne črte pod kotom 90 stopinj. V notranjosti izrežemo manjši krog, vendar tak, da se rotor prilega tja. Avtor: vodoravne črte Naredimo luknje za vijake drug nasproti drugega. Vijake privijemo. Mednje postavimo os našega žiroskopa. Hkrati ga ne morete zategniti premočno, sicer bo trenje zmanjšalo hitrost vrtenja in nič ne bo delovalo. Pustite približno 1 mm hoda, vendar tako, da giroskop ne pade iz vijakov. Vijake prilepimo na palico, tako da jih vibracije ne odvijejo iz okvirja.
- Ostane le še namestitev zaščite. Vzemite debelo žico in jo upognite v obroč. Na mestu označene vodoravne črte jo pritrdimo na naš izdelek. Žiroskop je pripravljen. Nit navijemo okoli osi in jo močno potegnemo, preverimo njeno delovanje.
Domači žiroskop
Žiroskop(iz starogrškega yupo "krožno vrtenje" in okopew "pogled") - hitro vrteče se trdno telo, osnova istoimenske naprave, ki lahko meri spremembe orientacijskih kotov telesa, povezanega z njim, glede na inercialno koordinatni sistem, ki običajno temelji na zakonu o ohranitvi navora (gibalne količine).
Samo ime "žiroskop" in delovno različico te naprave je leta 1852 izumil francoski znanstvenik Jean Foucault.
Med mehanskimi žiroskopi izstopa rotacijski žiroskop- hitro vrteče se trdno telo, katerega os vrtenja lahko spreminja orientacijo v prostoru. V tem primeru hitrost vrtenja žiroskopa bistveno presega hitrost vrtenja njegove vrtilne osi. Glavna lastnost takšnega žiroskopa je zmožnost vzdrževanja konstantne smeri vrtilne osi v prostoru brez vpliva trenutkov zunanjih sil nanjo.
Za izdelavo žiroskopa potrebujemo:
1. Kos laminata;
2. Spodnji 2 kos. od pločevinka;
3. Jeklena palica;
4. Plastelin;
5. Orehi in/ali uteži;
6. Dva vijaka;
7. Žica (debel baker);
8. Poxypol (ali drugo lepilo za strjevanje);
9. Električni trak;
10. Navoji (za zagon in še kaj);
11. Pa tudi orodje: žaga, izvijač, jedro itd...
Splošna ideja jasno prikazano na sliki:
Pa začnimo:
1) Vzamemo laminat in iz njega izrežemo 8-kotni okvir (na fotografiji je 6-kotni). Nato vanj izvrtamo 4 luknje: 2 (na koncih) spredaj, 2 čez (enako na koncih), glej sliko. Zdaj upognimo žico v obroč (premer žice je približno enak premeru okvirja). Vzamemo 2 vijaka (vijaka) in vanje na koncih izvrtamo luknje s šilom ali jedrom (v najslabšem primeru jih lahko izvrtamo s svedrom).
2) Sestaviti morate glavni del - rotor. Če želite to narediti, vzemite dve dnu iz pločevinke in vanje naredite luknjo v sredini. Premer luknje mora ustrezati palici osi (ki jo bomo tam vstavili). Če želite narediti osno palico, vzemite žebelj ali dolg vijak in ga odrežite na dolžino; Za boljšo naravnanost vtaknemo palico v sveder in jo naostrimo kot na stroju s pilo oz brusilni kamen z 2 strani. Lepo bi bilo narediti na njem utor za navijanje z nitjo. Enega od kolutov bomo namazali s plastelinom, vanj pa natlačili orehe in uteži (če imate jeklene obročke, je to še bolje). Zdaj povežemo oba diska (kot sendvič) in ju preluknjamo skozi luknje z osno palico. Vse skupaj namažemo s Poxypolom (ali drugim lepilom), vstavimo naš rotor v sveder in medtem ko se Poxypol strdi, centriramo disk (to je najbolj pomemben del delo). Ravnovesje mora biti popolno.
3) Sestavljamo po sliki, prosto gibanje rotorja gor in dol naj bo minimalno (čuti se, a le malo).
Mehanski žiroskop - ne toliko kompleksna naprava, medtem ko je njegovo delo prav lep pogled. Njegove lastnosti znanstveniki preučujejo že več kot dvesto let. Človek bi mislil, da je vse raziskano, saj je že dolgo ugotovljeno in praktična uporaba in temo je treba zakleniti.
Toda obstajajo navdušeni ljudje, ki se vedno znova naveličajo trditi, da se med delovanjem žiroskopa njegova teža spreminja, ko se vrti v eno ali drugo smer ali v določeni ravnini. Poleg tega sklepi zvenijo, kot da žiroskop premaga gravitacijo. Ali pa tvori tako imenovano cono gravitacijske sence. In končno, obstajajo ljudje, ki pravijo, da če je hitrost vrtenja žiroskopa presežena do določene kritične vrednosti, potem to napravo pridobi negativno težo in začne odleteti z Zemlje.
S čim imamo opravka? Možnost civilizacijskega preboja ali psevdoznanstvena zabloda?
Teoretično je sprememba teže možna, vendar pri tako visokih hitrostih, da tega eksperimentalno ni mogoče preveriti. normalne razmere. Toda obstajajo ljudje, ki trdijo, da so videli premagovanje Zemljine gravitacije s hitrostjo vrtenja le nekaj tisoč minut. Ta poskus je namenjen preverjanju te hipoteze.
Značilnosti najpreprostejšega domačega žiroskopa.
Vsakdo ne zna sestaviti žiroskopa. Avto valjar je sestavil žiroskop, ki tehta več kot 1 kg. Največja hitrost vrtenje 5000 vrt / min. Če je učinek spremembe teže res prisoten, bo to opazno na vzvodni tehtnici. Njihova natančnost, ob upoštevanju trenja v tečajih, je znotraj 1 g.
Začnimo s poskusom.
Najprej zavrtimo uravnoteženi žiroskop v vodoravni ravnini v smeri urinega kazalca. Vrteči se vztrajnik ne bo nikoli popolnoma uravnotežen, ker ne more biti popolnoma uravnotežen. Da, in idealnih ležajev ni.
Od kod prihajajo aksialne in radialne vibracije, ki se prenašajo na tehtnico? Kaj lahko povzroči namišljeno povečanje ali izgubo teže? Poskusimo zavrteti vztrajnik v drugo smer, da preverimo teorijo, da ima smer vrtenja vlogo glavna vloga v gravitacijskem mrku. A zdi se, da se čudež nikoli ne bo zgodil.
Kaj se zgodi, če visi in vrti žiroskop v navpični ravnini? Toda tudi v tem primeru na tehtnici ne pride do sprememb.
Prisilna precesija.
Morda so vam v šoli ali na inštitutu pokazali takšno postavitev za dokazovanje prisilne precesije. Če vrtite žiroskop, na primer, v smeri urinega kazalca v navpični ravnini in ga nato spet zavrtite v smeri urinega kazalca, če gledate od zgoraj, vendar v vodoravni ravnini, se zdi, da vzleti. Tako se odziva na zunanji vplivi in si prizadeva združiti os in smer vrtenja z osjo in smerjo vrtenja v novi ravnini.
Nekateri ljudje, ki nenadoma naletijo na to temo, razvijejo napačno razumevanje tega procesa. Zdi se, da je mehanski žiroskop sposoben vzleteti, če ga na silo zavrtimo v drugi ravnini, in tako naj bi lahko nastal inovativen motor. Hkrati se žiroskop tukaj dvigne samo zato, ker se odbija od vrtljivega stojala, sam pa se odbija od mize. V ničelni gravitaciji bo skupni zagon takšne strukture enak nič.
Nekega dne sem gledal pogovor med dvema prijateljema oziroma puncama:
A: Oh, veš, imam nov pametni telefon, ima celo vgrajen žiroskop
B: Ah, ja, tudi zase sem si ga naložil in en mesec nameščal žiroskop
A: Hm, ali ste prepričani, da je žiroskop?
B: Da, žiroskop za vsa horoskopska znamenja.
Da bi zmanjšali število takih dialogov na svetu, predlagamo, da ugotovite, kaj je žiroskop in kako deluje.
Žiroskop: zgodovina, definicija
Žiroskop je naprava, ki ima prosto vrtilno os in se lahko odziva na spremembe orientacijskih kotov telesa, na katerem je nameščena. Ko se vrti, žiroskop ohranja svoj položaj nespremenjen.
Sama beseda izvira iz grščine gyreuо– vrtite in skopeo- opazovati, opazovati. Prvič je bil uveden izraz žiroskop Jean Foucault leta 1852, vendar je bila naprava izumljena prej. To je naredil nemški astronom Johann Bonenberger leta 1817.
Rotirajo z visoka frekvenca trdne snovi. Os vrtenja žiroskopa lahko spreminja svojo smer v prostoru. Rotacijske topniške granate, letalski propelerji in turbinski rotorji imajo lastnosti žiroskopa.
Najenostavnejši primer žiroskopa je vrh ali znana otroška igrača vrtavka. Telo, ki se vrti okoli določene osi in ohranja svoj položaj v prostoru, če na žiroskop ne delujejo zunanje sile in momenti teh sil. Hkrati je žiroskop stabilen in sposoben prenesti vplive zunanjih sil, kar je v veliki meri odvisno od njegove hitrosti vrtenja.
Če na primer vrtavko hitro zavrtimo in jo nato potisnemo, ne bo padla, ampak se bo še naprej vrtela. In ko hitrost vrha pade na določeno vrednost, se bo začela precesija - pojav, ko os vrtenja opisuje stožec, kotni moment vrha pa spremeni smer v prostoru.
Vrste žiroskopov
Obstaja več vrst žiroskopov: dva in tristopenjski(ločevanje po svobodnih stopnjah ali možnih rotacijskih oseh), mehanski, laser in optičnižiroskopi (ločevanje po principu delovanja).
Poglejmo najpogostejši primer - mehanski rotacijski žiroskop. V bistvu je to vrh, ki se vrti okoli navpične osi, ki se vrti okoli vodoravne osi in je v zameno pritrjen na drug okvir, ki se vrti okoli tretje osi. Ne glede na to, kako obračamo zgornji del, bo vedno v navpičnem položaju.
Uporaba žiroskopov
Žiroskopi so zaradi svojih lastnosti zelo široka uporaba. Uporabljajo se v stabilizacijskih sistemih za vesoljska plovila, v navigacijskih sistemih za ladje in letala, v mobilne naprave in igralne konzole ter opremo za vadbo.
Sprašujem se, kako lahko takšna naprava sodi v sodobno mobilni telefon in zakaj je to tam potrebno? Dejstvo je, da žiroskop pomaga določiti položaj naprave v prostoru in ugotoviti kot odklona. Seveda telefon nima neposredno vrtljivega vrha; žiroskop je mikroelektromehanski sistem (MEMS), ki vsebuje mikroelektronske in mikromehanske komponente.
Kako to deluje v praksi? Predstavljajmo si, da igrate svojo najljubšo igro. Na primer dirkanje. Če želite zavrteti volan virtualnega avtomobila, vam ni treba pritisniti nobenega gumba, le spremeniti morate položaj svojega pripomočka v rokah.
Kot lahko vidite, so žiroskopi neverjetne naprave, ki imajo koristne lastnosti. Če morate rešiti problem izračuna gibanja žiroskopa v polju zunanjih sil, se obrnite na strokovnjake študentskega servisa, ki vam bodo pomagali hitro in učinkovito!