Гироскоп – непоседа

Слово «гироскоп», буквально означающее «указатель вращения», было введено в 1852 году французским физиком Фуко. Фуко назвал так построенный им прибор для демонстрации суточного вращения Земли. В современной технике под гироскопом понимают твердое тело, которое может вращаться вокруг оси симметрии с угловой скоростью, значительно превышающей скорость вращения самой оси симметрии.

Гироскопические эффекты обнаруживаются часто при исследовании взаимодействий между быстро вращающимися маховиками и подшипниками, в которых они установлены. Роторы электродвигателей, крыльчатки газовых турбин, винты самолетов, колеса различных экипажей представляют собой гироскопы, которые в отличие от свободных гироскопов имеют в относительном движении только одну степень свободы.

Чтобы сделать изучение гироскопа более понятным, ленинградские учителя В. И. Хруцкий, Л. Д. Иванов и В. А. Петручик сконструировали прибор, который просто и доходчиво демонстрирует сложное физическое явление.

Общий вид прибора показан на рисунке,  где  1 — диск,  жестко связанный шпонкой 2 с валом 3; 4 и 5 — опорные подшипники; 6 — рама, состоящая из двух частей — верхней 7 и нижней 8; 9 и 14 — оси; 10 — подшипник; 11 — стойка; 12 — основание; 13 — рукоятка; 15 и 16 — вилки для упора.

Работает прибор так. Диску 1 придается необходимая скорость вращения. Затем с помощью рукоятки 13 гироскопу сообщаются вынужденные движения в разных направлениях горизонтальной плоскости. Но как только ручка 13 повернута в ту или иную сторону, вал 3 с подшипниками 4 и 5 начинает «фокусничать». Он самостоятельно приподнимается на какой-то угол относительно горизонтальной плоскости. При движении рукоятки 13 влево приподнимается левый подшипник, вправо — верхняя часть рамки 7. Если бы упорные вилки были сплошными, «беспокойства» гироскопа не были бы так наглядны.

Опыт этот доказывает, что при значительных скоростях собственного вращения и скорости поворота ручки 13 (представьте, что это поворот корабля или самолета), а также при больших размерах маховика гироскопическое давление может привести к разрушению подшипника. Чтобы разрушений не происходило, силы эти необходимо обязательно учитывать при расчетах и проектировании.
Конструкция наглядного пособия несложная. Но чтобы не возникло лишних трудностей при самостоятельном изготовлении пособия в школьных  мастерских,  разберемся,    какие   материалы   понадобятся.

Прежде всего необходимо   достать   два   подшипника  (какие   найдутся,   но  не  очень  болшие)   и   металлический   диск   диаметром   приблизительно   150   мм.   Диск   из   более   легкого
материала будет хуже крутиться. В диске просверливается отверстие диаметром 10—12 мм, в него вставляется вал. Все остальные детали прибора, за исключением шпонки 2, осей 9 и 14, вместе с соединяемыми ими скобами можно сделать из гетинакса, текстолита.

Технология изготовления каждой детали, как и сборка устройства в целом, не содержит трудностей. Измерять каждую из деталей нет смысла, ориентируйтесь на соотношения размеров деталей на рисунке. Разгонять гироскоп нужно с помощью двух шнурков, предварительно намотанных на втулки, стоящие за подшипниками или электродвигателем с резиновой шайбой на валу.
П. ПЕТРОВ Рис. А. АНДРЮКОВА. Журнал Юный техник.

Оставить комментарий:

XHTML: Вы можете использовать теги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>