Откуда гироскопический эффект?

Сообщение №37401 от Миша 15 февраля 2005 г. 21:11
Тема: Откуда гироскопический эффект?

Не пойму физического смысла появления гироскопического эффекта.Ведь центр масс волчка остается неподвижным.


Отклики на это сообщение:

> Не пойму физического смысла появления гироскопического эффекта.Ведь центр масс волчка остается неподвижным.
Волчек имеет симметричную форму, точка опоры его оси находится на удалении от центра масс. Если наклонить ось вращающегося волчка и отпустите его, то он начнет прецессировать: сила тяжести через нижнее плечо оси пытается его повалить, из-за гироэффекта ось отклоняется в перпендикулярном направлении. Если ось свободно опирается на плоскость и не очень остра, то она, скользя по поверхности, создает дополнительный горизонтальный момент в паре с силой трения. Этот момент приводит к гироск. эффекту, отклоняющему ось к вертикальному положению. Волчок возвращает савою ось, в конце прецессии, в вертикальное положение. если ось волчка опирается на неподвижную опору, а не скользит свободно по столу, например, то ось должна, в принципе, все время прецессировать. Причем изменяется угол оси прецессии, то есть воображаемой оси воронки, описываемой осью волчка. Нутацией, кажется, это называется. Эта нутация приводит свою воображаемую ось в положение, параллельное земной оси. После этого нутация почти равна 0. Остается прецессия, так как момент при отклоненной оси волчка от вертикали все время присутствует. В идеальном волчке, наверное. Практически он нутирует обратно, пытаясь привести ось волчка в вертикальное положение, то есть колеблется между двумя равновесиями: то ли вертикаль держать, то ли на Полярную звезду показывать.


А как же в невесомости?


> А как же в невесомости?

В невесомости проще: волчок упрется своим взглядом, то есть своей осью, в какую-нибудь звезду и будет медленно прецессировать под воздействием окружающей среды. Если ось его вращается в подшипниках, а подшипники -в карданном подвесе, ось свободно поворачиватся в двух плоскостях. То есть система подвеса поворачивается, например, вместе с космическим кораблем, а волчок все время на звезду смотрит. Если не учитывать сопротивление воздуха и трение в подшипниках, то прецессии не должно быть. Теоретически, волчек должен показывать неизменную мировую ось инерциальной системы. Даже в обыкновенных земных условиях. Но создать такой совершенный волчок не легко. Подвешивают стальной шарик в вихревом магнитном поле, в условиях вакуума, со следящей системой для устранения возмущений и т.д. Может быть, лазерный гироскоп окажется точнее. Он работает на другом принципе, чем механический гироскоп, но позволяет так же выявить ось инерциальной системы. Лазер нужен для создания когерентных световых волн. Луч света разделяют на два луча и с помощью зеркал сначала разводят их подальше друг от друга, а потом сводят в одну точку. Скорости света в лучах постоянны. Если лазер поворачивается вместе с зеркалами, то интерференция в точке схождения лучей становится переменной и фотодетектор зафиксирует чередуюшиеся импульсы. Частота импульсов, наверное, будет пропорциональна угловой скорости вращения зеркал с лазером относительно инерциального пространства. Но пока, судя по первым образцам, точность далека от идеальной.


> > А как же в невесомости?

> В невесомости проще: волчок упрется своим взглядом, то есть своей осью, в какую-нибудь звезду и будет медленно прецессировать под воздействием окружающей среды. Если ось его вращается в подшипниках, а подшипники -в карданном подвесе, ось свободно поворачиватся в двух плоскостях. То есть система подвеса поворачивается, например, вместе с космическим кораблем, а волчок все время на звезду смотрит. Если не учитывать сопротивление воздуха и трение в подшипниках, то прецессии не должно быть. Теоретически, волчек должен показывать неизменную мировую ось инерциальной системы.

Странно я читал, что если бы не было Луны то Земля бы имела гораздо большую прецессию(сейчас 26 тыс. лет для одного полного оборота). Но если рассматривать Землю как волчок, то почему тогда у неё появляеться прецессия?
Влияние других небесных тел?
С уважением До.


> > А как же в невесомости?

> В невесомости проще: волчок упрется своим взглядом, то есть своей осью, в какую-нибудь звезду и будет медленно прецессировать под воздействием окружающей среды. Если ось его вращается в подшипниках, а подшипники -в карданном подвесе, ось свободно поворачиватся в двух плоскостях. То есть система подвеса поворачивается, например, вместе с космическим кораблем, а волчок все время на звезду смотрит. Если не учитывать сопротивление воздуха и трение в подшипниках, то прецессии не должно быть. Теоретически, волчек должен показывать неизменную мировую ось инерциальной системы. Даже в обыкновенных земных условиях. Но создать такой совершенный волчок не легко. Подвешивают стальной шарик в вихревом магнитном поле, в условиях вакуума, со следящей системой для устранения возмущений и т.д. Может быть, лазерный гироскоп окажется точнее. Он работает на другом принципе, чем механический гироскоп, но позволяет так же выявить ось инерциальной системы. Лазер нужен для создания когерентных световых волн. Луч света разделяют на два луча и с помощью зеркал сначала разводят их подальше друг от друга, а потом сводят в одну точку. Скорости света в лучах постоянны. Если лазер поворачивается вместе с зеркалами, то интерференция в точке схождения лучей становится переменной и фотодетектор зафиксирует чередуюшиеся импульсы. Частота импульсов, наверное, будет пропорциональна угловой скорости вращения зеркал с лазером относительно инерциального пространства. Но пока, судя по первым образцам, точность далека от идеальной.

Это если только направление момента импульса волчка совпадает с осью симметрии волчка.
До встречи, AID.


> Это если только направление момента импульса волчка совпадает с осью симметрии волчка.
> До встречи, AID.

Имеется ввиду, что "Если не учитывать сопротивление воздуха и трение в подшипниках, то прецессии не должно быть."


> Странно я читал, что если бы не было Луны то Земля бы имела гораздо большую прецессию(сейчас 26 тыс. лет для одного полного оборота). Но если рассматривать Землю как волчок, то почему тогда у неё появляеться прецессия?
> Влияние других небесных тел?
> С уважением До.

Честно говоря, я не зная точного ответа. Если не учитывать влияния Солнца и планет, то прецессия земной оси будет зависеть от перемещения достаточно больших масс вдоль мередианов. Такое перемещенике масс может иметь сезонный цикл. Масса воды в океанах приблизительно равна 1/1000 массы Земли. Значительная величина. Масса атмосферы равна 1/100000000, то есть можно не учитывать ее. Хотя по законам сохранения, в конце концов, все механические процессы должны приводить систему в исходное состояние. Наверное, тектонические процессы влияют более заметно, так как энергия их велика.


> >Но если рассматривать Землю как волчок, то почему тогда у неё появляеться прецессия?

> Честно говоря, я не зная точного ответа. Если не учитывать влияния Солнца и планет, то прецессия земной оси будет зависеть от перемещения достаточно больших масс вдоль мередианов. Такое перемещенике масс может иметь сезонный цикл. Масса воды в океанах приблизительно равна 1/1000 массы Земли. Значительная величина. Масса атмосферы равна 1/100000000, то есть можно не учитывать ее. Хотя по законам сохранения, в конце концов, все механические процессы должны приводить систему в исходное состояние. Наверное, тектонические процессы влияют более заметно, так как энергия их велика.
Но если рассматривать Землю как замкнутую систему, то тот же сезональный цикл(листва падает осенью с деревьев) или непериодичный (землетрясение) смогут изменить скорость вращения нашей планеты но не её момент импульса а следовательно направление её оси вращения в пространстве должно по идее оставатьсяч неизменным. Итак что приведёт Землю к прецессии?

С уважением До.



> Но если рассматривать Землю как замкнутую систему, то тот же сезональный цикл(листва падает осенью с деревьев) или непериодичный (землетрясение) смогут изменить скорость вращения нашей планеты но не её момент импульса а следовательно направление её оси вращения в пространстве должно по идее оставатьсяч неизменным. Итак что приведёт Землю к прецессии?

> С уважением До.

Если рассматривать теоретически, то возможность создать прецессию есть. Как в песне поется:"Трутся спиной медведи о земную ось". Медведь оттолкнулся от оси и создал прецессию. Движущийся поезд должен создавать прецессию. По закону инерции он должен сохранять неизменным, относительно инерциальной системы, вектор скорости, а Земля пытается его повернуть по ходу своего вращения. Обоем придется пожертвовать своим импульсом. А если поезд движется вокруг полюса по рельсам с малым радиусом?


>
> > Но если рассматривать Землю как замкнутую систему, то тот же сезональный цикл(листва падает осенью с деревьев) или непериодичный (землетрясение) смогут изменить скорость вращения нашей планеты но не её момент импульса а следовательно направление её оси вращения в пространстве должно по идее оставатьсяч неизменным. Итак что приведёт Землю к прецессии?

> > С уважением До.

> Если рассматривать теоретически, то возможность создать прецессию есть. Как в песне поется:"Трутся спиной медведи о земную ось". Медведь оттолкнулся от оси и создал прецессию. Движущийся поезд должен создавать прецессию. По закону инерции он должен сохранять неизменным, относительно инерциальной системы, вектор скорости, а Земля пытается его повернуть по ходу своего вращения. Обоем придется пожертвовать своим импульсом. А если поезд движется вокруг полюса по рельсам с малым радиусом?
Но система то замкнута! Избавиться пусть даже на короткое время от своего момента импульса Земля не может. При разгонке поезд в зависимости от направления движения отталкивается от Земли и ускоряет её в противоположную сторону своего движения, при торможении имеем обратное. Но как такое движение может изменить направление оси вращения Земли?
С уважением До.


> > >Но если рассматривать Землю как волчок, то почему тогда у неё появляеться прецессия?

> > Честно говоря, я не зная точного ответа. Если не учитывать влияния Солнца и планет, то прецессия земной оси будет зависеть от перемещения достаточно больших масс вдоль мередианов. Такое перемещенике масс может иметь сезонный цикл. Масса воды в океанах приблизительно равна 1/1000 массы Земли. Значительная величина. Масса атмосферы равна 1/100000000, то есть можно не учитывать ее. Хотя по законам сохранения, в конце концов, все механические процессы должны приводить систему в исходное состояние. Наверное, тектонические процессы влияют более заметно, так как энергия их велика.
> Но если рассматривать Землю как замкнутую систему, то тот же сезональный цикл(листва падает осенью с деревьев) или непериодичный (землетрясение) смогут изменить скорость вращения нашей планеты но не её момент импульса а следовательно направление её оси вращения в пространстве должно по идее оставатьсяч неизменным. Итак что приведёт Землю к прецессии?

Вам, как любителю экспериментов, думаю, будет ближе по духу следующая экспериментальная демонстрация прецессии.
Возьмите отрезок доски (можно взять книгу достаточно большого формата в твердой обложке, и склеить обложки скотчем, чтобы самопроизвольно не раскрывалась) и подбросьте его вверх, придав вращение в плоскости доски. Вращение будет устойчиво, т.к. момент инерции относительно оси вращения будет максимален. Подбросьте теперь доску, завращав ее вокруг оси, параллельной бОльшей стороне. Вращение опять будет устойчиво, т.к. момент инерции минимален.

И, наконец, бросьте, завращав вокруг оси, параллельной меньшей стороне, момент инерции относительно которой имеет промежуточное значение. Вряд ли Вам удастся добиться устойчивого вращения. Доска будет "беспорядочно" кувыркаться, хотя ось вращения, несомненно, сохраняет свое направление. Просто меняется ориентация тела (углы) относительно оси вращения, что, собственно, и является прецессией.


> Но система то замкнута! Избавиться пусть даже на короткое время от своего момента импульса Земля не может. При разгонке поезд в зависимости от направления движения отталкивается от Земли и ускоряет её в противоположную сторону своего движения, при торможении имеем обратное. Но как такое движение может изменить направление оси вращения Земли?
> С уважением До.

Астрономы полагают, что прецессия земной оси главным образом связана с отклонением формы Земли от сферы (наличия квадрупольного момента) и притяжения ее такой несимметричной Луной и Солнцем.


> > > >Но если рассматривать Землю как волчок, то почему тогда у неё появляеться прецессия?

> Вам, как любителю экспериментов, думаю, будет ближе по духу следующая экспериментальная демонстрация прецессии.
Если я наблюдаю волчок незадолго перед падением, то это волчок начинает расшатываться - это называется прецессией, так?
Теперь возьмём Землю. Утверждается что Земля без Луны также начнёт расшатываться(прецесировать). Земля кругла, как узнать прецессирует ли она?
Значит ли это что вращение Земли будет проходить через ось не проходящую через её полюсы?
Но тогда ось вращения Земли должна занять другое положение в пространстве. Как возможно также, вследствии перемещения земных масс(в следствии землятрясения) в замкнутой системе как Земля, изменение наклона оси вращения?
К тому же под прецессией я понимаю описание краями оси Земли некоторого кругового движения(ось создаёт двойной конус).

http://www.oval.ru/enc/57398.html
БСЭ (цитаты)
Прецессия
Прецессия (позднелат. praecessio - движение впереди, от лат. praecedo - иду впереди, предшествую), то движение твёрдого тела, имеющего неподвижную точку О, которое слагается из вращения с угловой скоростью W вокруг оси Oz, неизменно связанной с телом, и вращения с угловой скоростью со вокруг оси Oz1 (см. рис. 1), где Ox1y1z1 - оси, условно называются неподвижными, по отношению к которым рассматривается движение тела, ON - прямая, перпендикулярная к плоскости z1Oz, называется линией узлов, Y= x1ON - угол П. (см. Эйлеровы углы). Наряду с П. тело совершает также нутационное движение, при котором происходит изменение угла нутации q = z1Oz (см. Нутация).

Если во всё время движения q = const (нутация отсутствует) и величины W, w также остаются постоянными, то движение тела называется регулярной П. Ось Oz описывает при этом вокруг оси П. Oz1 прямой круговой конус.

> Возьмите отрезок доски (можно взять книгу достаточно большого формата в твердой обложке, и склеить обложки скотчем, чтобы самопроизвольно не раскрывалась) и подбросьте его вверх, придав вращение в плоскости доски.
...
> Доска будет "беспорядочно" кувыркаться, хотя ось вращения, несомненно, сохраняет свое направление. Просто меняется ориентация тела (углы) относительно оси вращения, что, собственно, и является прецессией.
С другой стороны прецессия невозможна при отсутствии внешних сил.
В общем что произошло бы с вращением Земли если бы не было Луны?
С уважением До.



> Астрономы полагают, что прецессия земной оси главным образом связана с отклонением формы Земли от сферы (наличия квадрупольного момента) и притяжения ее такой несимметричной Луной и Солнцем.
Тогда присутствие Луны компенсирует или сглаживает прецессию Земли вследствии неравномерного распределения материи Земли?
Но как влияют тогда приливы и отливы на это распределение материи?
Скорее всего это перемещение водянных мас и земной коры просто незначительно.
Но тогда ещё один вопрос. Как располагается плоскость вращения Луны в пространстве? Сохраняет ли эта плоскость вращения свое положением в пространстве?
С уважением До.


> Но система то замкнута! Избавиться пусть даже на короткое время от своего момента импульса Земля не может. ... Но как такое движение может изменить направление оси вращения Земли?

Направление оси вращения Земли практически не изменится. Хотя, строго говоря, сохраняться должен момент импульса системы Земля-Луна, с учетом всех осей вращения. Но т.к. все оси вращения в системе практически параллельны, то направление оси не может заметно измениться.

Поэтому ось вращения Земли останется направленной практически туда же, куда и сейчас. Просто сама Земля повернется относительно собственной оси вращения таким образом, что ось будет проходить через другие точки на поверхности Земли, вплоть до смены полюсов...


> > Астрономы полагают, что прецессия земной оси главным образом связана с отклонением формы Земли от сферы (наличия квадрупольного момента) и притяжения ее такой несимметричной Луной и Солнцем.
> Тогда присутствие Луны компенсирует или сглаживает прецессию Земли вследствии неравномерного распределения материи Земли?
Это сложный вопрос. В принципе, может быть как одно, так и другое. Однако, скорее всего, Луна играет стабилизирующую роль, если принять во внимание сплюснутую форму Земли вследствие ее собственного вращения. Но это ИМХО.

> Но тогда ещё один вопрос. Как располагается плоскость вращения Луны в пространстве? Сохраняет ли эта плоскость вращения свое положением в пространстве?
Плоскость орбиты Луны почти параллельна орбите Земли, угол между ними что-то около десятка градусов. Если бы угол был нулевым, то затмения случались бы значительно чаще.


> Если я наблюдаю волчок незадолго перед падением, то это волчок начинает расшатываться - это называется прецессией, так?
Это как раз нутация. Вы сами привели определение.

> > Возьмите отрезок доски (можно взять книгу достаточно большого формата в твердой обложке, и склеить обложки скотчем, чтобы самопроизвольно не раскрывалась) и подбросьте его вверх, придав вращение в плоскости доски.
> ...
> > Доска будет "беспорядочно" кувыркаться, хотя ось вращения, несомненно, сохраняет свое направление. Просто меняется ориентация тела (углы) относительно оси вращения, что, собственно, и является прецессией.
> С другой стороны прецессия невозможна при отсутствии внешних сил.
Вот доска как раз "кувыркается" в отсутствие внешних сил. Сопротивлением воздуха можно пренебречь, а силы тяжести как бы нет: в полете доска находится в невесомости. Мне кажется, что данный эксперимент Вы не проделали.

> В общем что произошло бы с вращением Земли если бы не было Луны?
Тоже бы прецессировала. Поскольку моменты инерции относительно разных осей отличаются.


>
> > Астрономы полагают, что прецессия земной оси главным образом связана с отклонением формы Земли от сферы (наличия квадрупольного момента) и притяжения ее такой несимметричной Луной и Солнцем.
Им, конечно, виднеее. А мы рассматривали: влияет ли перемещение массы по поверхности Земли на ее прецессию. Начали с волчка, а закончили солнечной системой. Скорость вращения Земли можно изменить, из принципа сохранения момента импульса. Строить побольше небоскребов - уменьшим скорость вращения. Сам момент нельзя изменить без внешних сил. Получается, что воображаемую ось Земли, то есть направление вектора момента, нельзя отклонить перемещением масс, но реальную ось - можно. Геофизик, или астроном, предположим, указал точку на земном шаре: вот здесь находится точка, через которую проходит ось. А ось проходит через центр масс. Тот же геофизик отошел от указанной точки и тем самым изменил положение центра масс Земли. Точку нужно теперь снова определять. А если оставить ее на прежнем месте, тогда считать, что реальная ось прецессирует относительно идеальной оси.
> Тогда присутствие Луны компенсирует или сглаживает прецессию Земли вследствии неравномерного распределения материи Земли?
> Но как влияют тогда приливы и отливы на это распределение материи?
> Скорее всего это перемещение водянных мас и земной коры просто незначительно.
> Но тогда ещё один вопрос. Как располагается плоскость вращения Луны в пространстве? Сохраняет ли эта плоскость вращения свое положением в пространстве?
Замысловатая картина получается. Плоскость вращения Луны, то есть плоскость ее экватора, почти параллельна плоскости эклиптики /наклон -около 1 градуса/. Плоскость орбиты Луны наклонена под углом 6 градусов к эклиптике, а плоскость экватора Земли - 23 градуса к эклиптмке.


> > Но система то замкнута! Избавиться пусть даже на короткое время от своего момента импульса Земля не может. ... Но как такое движение может изменить направление оси вращения Земли?

> Направление оси вращения Земли практически не изменится. Хотя, строго говоря, сохраняться должен момент импульса системы Земля-Луна, с учетом всех осей вращения. Но т.к. все оси вращения в системе практически параллельны, то направление оси не может заметно измениться.

> Поэтому ось вращения Земли останется направленной практически туда же, куда и сейчас. Просто сама Земля повернется относительно собственной оси вращения таким образом, что ось будет проходить через другие точки на поверхности Земли, вплоть до смены полюсов...

Если, к примеру, такой переворот произойдет в январе, то следует ли из ваших слов, что в России в январе будет лето, а в Австралии - зима?


> Тогда присутствие Луны компенсирует или сглаживает прецессию Земли вследствии неравномерного распределения материи Земли?


Наоборот - притяжение внешних тел вследствие несферичности (и даже неллипсоидальности) Земли стремится повернуть ее ось, чем и вызыывает прецессию. По крайней мере так написанро в вузовском учебнике по астрономии.


> > > Но система то замкнута! Избавиться пусть даже на короткое время от своего момента импульса Земля не может. ... Но как такое движение может изменить направление оси вращения Земли?

> > Направление оси вращения Земли практически не изменится. Хотя, строго говоря, сохраняться должен момент импульса системы Земля-Луна, с учетом всех осей вращения. Но т.к. все оси вращения в системе практически параллельны, то направление оси не может заметно измениться.

> > Поэтому ось вращения Земли останется направленной практически туда же, куда и сейчас. Просто сама Земля повернется относительно собственной оси вращения таким образом, что ось будет проходить через другие точки на поверхности Земли, вплоть до смены полюсов...

> Если, к примеру, такой переворот произойдет в январе, то следует ли из ваших слов, что в России в январе будет лето, а в Австралии - зима?

Переворот в течение месяца никак не произойдет, можете не беспокоиться... Даже Вашей жизни не хватит, надеюсь, она будет долгой... :)
И когда, наконец, полюса поменяются местами, в России не будет лета в январе, т.к. такого государства уже не будет... Континент Австралия, может, еще сохранится в каком-то виде, но скорее всего, ее "замкнет" на юго-восточную Азию...


> > > > Но система то замкнута! Избавиться пусть даже на короткое время от своего момента импульса Земля не может. ... Но как такое движение может изменить направление оси вращения Земли?

> > > Направление оси вращения Земли практически не изменится. Хотя, строго говоря, сохраняться должен момент импульса системы Земля-Луна, с учетом всех осей вращения. Но т.к. все оси вращения в системе практически параллельны, то направление оси не может заметно измениться.

> > > Поэтому ось вращения Земли останется направленной практически туда же, куда и сейчас. Просто сама Земля повернется относительно собственной оси вращения таким образом, что ось будет проходить через другие точки на поверхности Земли, вплоть до смены полюсов...

> > Если, к примеру, такой переворот произойдет в январе, то следует ли из ваших слов, что в России в январе будет лето, а в Австралии - зима?

> Переворот в течение месяца никак не произойдет, можете не беспокоиться... Даже Вашей жизни не хватит, надеюсь, она будет долгой... :)
> И когда, наконец, полюса поменяются местами, в России не будет лета в январе, т.к. такого государства уже не будет... Континент Австралия, может, еще сохранится в каком-то виде, но скорее всего, ее "замкнет" на юго-восточную Азию...

Тогда уточню следующее.
Известно, что примерно раз за 500 тыс. лет полюса меняются местами. Речь здесь идет о магнитных полюсах. А о каких полюсах говорите вы?


> Тогда уточню следующее.
> Известно, что примерно раз за 500 тыс. лет полюса меняются местами. Речь здесь идет о магнитных полюсах. А о каких полюсах говорите вы?

Я говорю о географических полюсах. В смысле, что Земля в целом может повернуться так, что Антарктида станет на севере. И это не противоречит законам сохранения, т.к. ось вращения и момент импульса останутся неизменными (почти).
Однако в настоящее время считается, что прецессия Земли существенно меньше, так что она в целом не переворачивается.


> Мужики, я не получил ответа на свой вопрос: как возникает гироскопический эффект?
Я не физик, объясните популярно. Как единое целое, вращающийся волчек ничем(?) не
отличается от покоящегося, а сила, возвращающая его в исходное положение, появляется.
А относительно чего он вращается? С уважением, Миша.


> > Мужики, я не получил ответа на свой вопрос: как возникает гироскопический эффект?
> Я не физик, объясните популярно. Как единое целое, вращающийся волчек ничем(?) не
> отличается от покоящегося, а сила, возвращающая его в исходное положение, появляется.
> А относительно чего он вращается? С уважением, Миша.

Ничем не отличается кроме момента импульса. Поэтому для изменения оного у вр. волчка нужна сила.


> > > Мужики, я не получил ответа на свой вопрос: как возникает гироскопический эффект?
> > Я не физик, объясните популярно. Как единое целое, вращающийся волчек ничем(?) не
> > отличается от покоящегося, а сила, возвращающая его в исходное положение, появляется.
> > А относительно чего он вращается? С уважением, Миша.

> Ничем не отличается кроме момента импульса. Поэтому для изменения оного у вр. волчка нужна сила.

А что такое гироскопический момент?


> Не пойму физического смысла появления гироскопического эффекта.Ведь центр масс волчка остается неподвижным.
Кажется, я понял, что хотел узнать автор заголовка темы. Для примера возьмём не дисковый, а вибрационный гироскоп, просто колеблющуюся пластину. Если Вы пытаетесь изменить её ориентацию, то , помимо инерции её массы, вы должны преодолеть ещё её импульс, направленный вбок. Дисковый гироскоп можно рассмотреть как колечко из таких "прямолинейных гироскопов". А на вопрос, относительно чего он вращается, ответ тоже чисто локальный - относительно вашего пальца, которым Вы пытаетесь его подвинуть. Вводить глобальную систему с "ориентацией на звёзды", как предложил один из участников - совершенно лишняя операция.


> > Не пойму физического смысла появления гироскопического эффекта.Ведь центр масс волчка остается неподвижным.
> Кажется, я понял, что хотел узнать автор заголовка темы. Для примера возьмём не дисковый, а вибрационный гироскоп, просто колеблющуюся пластину. Если Вы пытаетесь изменить её ориентацию, то , помимо инерции её массы, вы должны преодолеть ещё её импульс, направленный вбок. Дисковый гироскоп можно рассмотреть как колечко из таких "прямолинейных гироскопов". А на вопрос, относительно чего он вращается, ответ тоже чисто локальный - относительно вашего пальца, которым Вы пытаетесь его подвинуть. Вводить глобальную систему с "ориентацией на звёзды", как предложил один из участников - совершенно лишняя операция.

Хотелось бы все же понять, что такое гироскопический эффект. Где то читал, что гироскопический эффект стабилизирует вращение волчка!


> > > Не пойму физического смысла появления гироскопического эффекта.Ведь центр масс волчка остается неподвижным.

> Хотелось бы все же понять, что такое гироскопический эффект. Где то читал, что гироскопический эффект стабилизирует вращение волчка!

Смысл этого эффекта в том, что, вопреки ожидаемому, направление реакции волчка перпендикулярно направлению возмущающей силы. Имея одну точку опоры, волчок упорно сопротивляется всякому возмущению, но сопротивляется странным образом. Все время пытается уклониться от возмущения своей оси. Это уклонение называется прецессией.


Спасибо, bob2 . Вы натолкнули на понимание вопроса. Если рассмотреть поведение каждой отдельно взятой точки на поверхности волчка, становится понятной причина возникновения гироскопического эффекта. Миша.


> > Хотелось бы все же понять, что такое гироскопический эффект. Где то читал, что гироскопический эффект стабилизирует вращение волчка!

> Смысл этого эффекта в том, что, вопреки ожидаемому, направление реакции волчка перпендикулярно направлению возмущающей силы. Имея одну точку опоры, волчок упорно сопротивляется всякому возмущению, но сопротивляется странным образом. Все время пытается уклониться от возмущения своей оси. Это уклонение называется прецессией.

Так это не гтроскопический эффект.Это прецессия.


> Спасибо, bob2 . Вы натолкнули на понимание вопроса. Если рассмотреть поведение каждой отдельно взятой точки на поверхности волчка, становится понятной причина возникновения гироскопического эффекта. Миша.

Не за что, уважаемый Миша. Когда я учился в школе, это был один вопросов, которые сильно меня озадачили. Учителя не могли мне помочь, поскольку, увы, и очень солидные люди, зачастую, плавают в этом вопросе. К счастью, нашёлся человек, который задал мне своевременный наводящий вопрос и помог самому разобраться. А потом уже я часто использовал гироскопы в курсовых работах по проектированию ракетных систем наведения. Кстати, вибрационные гироскопы, ввиду своей простоты и компактности, очень часто применяются в небольших навигационных приборах, например, на реактивных истребителях. То есть, представьте себе чёрный ящик, где быстро скачет теннисный шарик. Если Вы ударите по ящику теннисной ракеткой, считая, что он пуст, Вы будете очень удивлены его реакцией и трудностью его переориентации. Ведь теннисного шарика-то Вы не видите, а тут неожиданно приходится парировать солидный боковой удар, на который Вы не рассчитывали, расматривая ящик снаружи.


Прецессия земной оси обусловлена экваториальным утолщением нашей планеты. Усреднённое влияние притяжений Солнца и Луны создаёт пару сил, пытающихся уменьшить наклон земной оси к её орбите (к эклиптике). Результат - прецессия.


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100