Замовлення екскурсій: (050) 303-89-80
Замовлення групових майстер-класів, курси для дітей з робототехніки, програмування та 3D-моделювання: (073) 073-11-00
Графік роботи: вівторок-неділя з 10:00 до 18:00, понеділок вихідний
Facebook Instagram Telegram-канал     

ГІРОСКОП


Ми з дитинства маємо справу з винаходами. Наші іграшки є їхніми спрощеними варіантами. Згадайте хоча б дзиґу, йо-йо або спінер. Усі вони працюють за принципом гіроскопа. Гіроскоп — пристрій, здатний реагувати на зміну орієнтації основи, на якій його встановлено, відносно інерціального простору. Його використовують в автоматичному управлінні руху літаків, суден, торпед, ракет, космічних кораблів, в пристроях навігації (покажчики курсу, повороту, сторін горизонту), для вимірювання кутової орієнтації рухомих об’єктів і в багатьох інших випадках (наприклад, при проходженні стволів штолень, будівництві метрополітенів, при бурінні свердловин). Можна сказати, що ви носите кожен день в своїй кишені маленькі гіроскопи. І це не дивно, адже в смартфонах і планшетах є власні МЕМС-гіроскопи, тобто мікроелектромеханічні системи. Компанія Apple одна з перших взяла за основу цей функціонал і впровадила гіроскоп в iPhone 4.

Гіроскоп

У НЦ «ЛандауЦентр» ви можете спостерігати класичний гіроскоп. Запустити цей пристрій можна тільки під наглядом наших співробітників або інших дорослих. Пропонуємо ознайомитися зі схемою використання.

Розкрутіть гіроскоп мотузкою.

Для цього вільний кінець мотузки загорніть декілька разів навколо одного з шківів поруч з великим диском або маховим колесом. Посмикайте за два кінця мотузки, щоб петля на шківу затягнулася. Злегка натягуючи іншу частину мотузки, обертайте диск так, щоб уся мотузка намоталася на шків аж до дерев’яного руків’я. Візьміться лівою рукою за обидва обручі гіроскопа. Утримуючи обручі лівою рукою, правою потягніть мотузку, поступово прискорюючись. Нахиліть вісь махового колеса горизонтально і злегка розкрутіть саму платформу, на якій розташовується гіроскоп, а точніше — гірокомпас.

Спочатку ви побачите, що вісь обертового махового колеса зберігає орієнтацію в просторі незалежно від обертання платформи. Потім ви помітите, що вісь повільно повертається і стає вертикально, точніше паралельно осі обертання платформи.

Зауважте, якщо платформа обертається, наприклад, за годинниковою стрілкою, то і махове колесо на вертикально встановленій осі теж — за годинниковою. Розкрутіть платформу в зворотній бік проти годинникової стрілки і махове колесо перевернеться.

Прим. «Махове колесо — масивна обертова деталь з великим моментом інерції у вигляді диска або колеса, що встановлюється на ведучому валу машини для зменшення нерівномірності його обертання при усталеному русі».

Термін «гіроскоп» увів у 1852 році французький фізик, механік й астроном Жан Бернар Леон Фуко. Також він відомий як творець маятника Фуко й гірокомпаса. Принцип дії гірокомпаса заснований на використанні властивостей гіроскопа й добового обертання Землі. У морському професійному жаргоні навмисно роблять наголос на останньому складі — гірокомпас (механічний покажчик напрямку істинного (географічного) меридіана, призначений для визначення курсу об’єкту, а також азимута (пеленга) орієнтованого напряму). Момент імпульсу гіроскопа завжди вибудовується у такий спосіб, щоб збігатися за напрямком з моментом імпульсу Землі. Фуко не був першим, хто придумав гіроскоп. Німецький астроном Йоганн Боненбергер в 1817 році удосконалив електрометр і винайшов ротаційну машину для наочного пояснення законів обігу землі навколо своєї осі. Французький математик Пуассон за 4 роки до цього приписує Боненбергеру винахід гіроскопа. Фуко удосконалив гіроскоп і вперше використав його як прилад, призначений для демонстрації обертання Землі навколо своєї осі. Завдяки цьому гіроскоп і отримав свою назву від грецьких слів «обертання», «спостерігаю».

Гіроскоп 2

Тож гірокомпас — це гіроскоп з трохи зміщеним центром ваги. Гіроскоп в НЦ «ЛандауЦентр» не можна зорієнтувати в будь-якому напрямку, його вісь все одно стане майже горизонтально. Вільний гіроскоп не володіє спрямовуючою силою, оскільки є відхиленим від площини меридіана, він не повертається до неї.

Для того, щоб перетворити вільний гіроскоп в гірокомпас, необхідно задати йому направляючий момент, який утримував би його головну вісь у площині меридіана, подібно до того, як магнітний момент стрілок магнітного компаса утримує картушку компаса в площині компасного меридіана.

Направляючий момент гіроскоп має завдяки обмеженню одного з трьох ступенів свободи — ступеня свободи по осі Y-Y.

Найпростіший спосіб цього обмеження — зміщення центру ваги гіроскопа нижче точки підвісу.

Розвиток технологій викликав необхідність не тільки вдосконалити класичний гіроскоп з обертовим ротором, а й створити нові прилади з чутливими датчиками для індикації і вимірювання кутових рухів об’єкта в просторі.

Теги: гірокомпас, гирокомпас, гіроскоп, гироскоп, Жан Бернар Леон Фуко

Навчальний центр ЛандауЦентр, пл. Свободи, 6, Харків (північний корпус ХНУ імені В. Н. Каразіна)