DIY roterende gyroscoop. Gyroscopen op radiografisch bestuurbare modellen Hoe maak je thuis een gyroscoop

Zelfgemaakte gyroscoop

Gyroscoop(van het oude Griekse yupo “circulaire rotatie” en okopew “kijken”) - snel roterend stevig, de basis van het gelijknamige apparaat, dat veranderingen in de oriëntatiehoeken van het daarmee verbonden lichaam ten opzichte van kan meten traagheidssysteem coördinaten, meestal gebaseerd op de wet van behoud van koppel (impulsmoment).

De naam "gyroscoop" en een werkende versie van dit apparaat werden in 1852 uitgevonden door de Franse wetenschapper Jean Foucault.

roterende gyroscoop- een snel roterend vast lichaam, waarvan de rotatie-as in staat is de oriëntatie in de ruimte te veranderen. In dit geval overschrijdt de rotatiesnelheid van de gyroscoop aanzienlijk de rotatiesnelheid van zijn rotatieas. De belangrijkste eigenschap van een dergelijke gyroscoop is het vermogen om een constante richting van de rotatieas in de ruimte te behouden zonder de invloed van momenten van externe krachten erop.

Om een gyroscoop te maken, hebben we het volgende nodig:

1. Een stuk laminaat;
2. Onderkant 2 stuks. uit een blikje;
3. Stalen stok;
4. Plasticine;
5. Moeren en/of gewichten;
6. Twee schroeven;
7. Draad (dik koper);
8. Poxypol (of andere uithardende lijm);
9. Elektrische tape;
10. Discussies (om te beginnen en iets anders);
11. Evenals gereedschap: zaag, schroevendraaier, kern, enz...

Algemeen idee duidelijk geïllustreerd in de figuur:

Laten we beginnen:

1) We nemen het laminaat en snijden er een frame met 8 hoeken uit (op de foto is het 6 hoeken). Vervolgens boren we er 4 gaten in: 2 (aan de uiteinden) langs de voorkant, 2 dwars (hetzelfde aan de uiteinden), zie foto. Laten we nu de draad in een ring buigen (de diameter van de draad is ongeveer gelijk aan de diameter van het frame). Laten we 2 schroeven (bouten) nemen en er aan de uiteinden gaten in slaan met een priem of een kern (in het slechtste geval kun je ze met een boormachine boren).

2) U moet het hoofdonderdeel monteren: de rotor. Neem hiervoor twee bodems uit een blikje en maak er in het midden een gat in. Het gat in diameter moet overeenkomen met de asstaaf (die we daar zullen inbrengen). Om een asstaaf te maken, neem je een spijker of een lange bout en knip je deze op lengte; Om de uitlijning beter te maken, steekt u de staaf in een boormachine en slijpt u deze, net als op een machine, aan beide zijden met een vijl of een wetsteen. Het zou leuk zijn om er een groef in te maken voor het opwinden met draad. We smeren plasticine op een van de schijven en stoppen er noten en gewichten in (als je stalen ringen hebt, is dit nog beter). Nu verbinden we beide schijven (als een sandwich) en prikken ze door de gaten met een asstaaf. We smeren het geheel in met Poxypol (of andere lijm), steken onze rotor in de boor en terwijl de Poxypol uithardt, centreren we de schijf (dit is het belangrijkste deel van het werk). De balans moet perfect zijn.

3) We monteren volgens de afbeelding, de vrije beweging van de rotor op en neer moet minimaal zijn (je voelt het, maar een klein beetje).

Op een dag zag ik een gesprek tussen twee vrienden, of beter gezegd vriendinnen:

A: Oh, weet je, ik heb een nieuwe smartphone, hij heeft zelfs een ingebouwde gyroscoop

B: Ah, ja, ik heb het ook voor mezelf gedownload en de gyroscoop voor een maand geïnstalleerd

A: Eh, weet je zeker dat het een gyroscoop is?

B: Ja, een gyroscoop voor alle sterrenbeelden.

Om het aantal van dergelijke dialogen in de wereld te verminderen, raden we aan uit te zoeken wat een gyroscoop is en hoe deze werkt.

Gyroscoop: geschiedenis, definitie

Een gyroscoop is een apparaat dat een vrije rotatieas heeft en kan reageren op veranderingen in de oriëntatiehoeken van het lichaam waarop het is geïnstalleerd. Bij het draaien behoudt de gyroscoop zijn positie onveranderd.

Het woord zelf komt uit het Grieks gyreuо– roteren en skopeo- kijk, observeer. De term gyroscoop werd voor het eerst geïntroduceerd Jean Foucault in 1852, maar het apparaat was al eerder uitgevonden. Dit werd gedaan door een Duitse astronoom Johann Bonenberger in 1817.

Het zijn vaste lichamen die met hoge frequentie roteren. De rotatieas van de gyroscoop kan van richting in de ruimte veranderen. Roterende artilleriegranaten, vliegtuigpropellers en turbinerotoren hebben gyroscoopeigenschappen.

Het eenvoudigste voorbeeld van een gyroscoop is bovenkant of de bekende kinderspeelgoedtol. Een lichaam dat rond een bepaalde as draait en dat zijn positie in de ruimte behoudt als de gyroscoop niet wordt beïnvloed door externe krachten en momenten van deze krachten. Tegelijkertijd is de gyroscoop stabiel en bestand tegen de invloed van externe krachten, die grotendeels wordt bepaald door de rotatiesnelheid.

Als we bijvoorbeeld de tol snel ronddraaien en er vervolgens op duwen, zal deze niet vallen, maar blijven draaien. En wanneer de snelheid van de top tot een bepaalde waarde daalt, begint precessie - een fenomeen wanneer de rotatie-as een kegel beschrijft en het impulsmoment van de top van richting verandert in de ruimte.

Soorten gyroscopen

Er zijn veel soorten gyroscopen: twee En drie graden(scheiding door vrijheidsgraden of mogelijke rotatie-assen), mechanisch, laser En optisch gyroscopen (scheiding op basis van werkingsprincipe).

Laten we eens kijken naar het meest voorkomende voorbeeld: mechanische roterende gyroscoop. Het is eigenlijk een tol die ronddraait verticale as, dat rond een horizontale as draait en op zijn beurt is vastgezet in een ander frame, dat rond een derde as draait. Hoe we de bovenkant ook draaien, deze zal altijd in een verticale positie staan.

Toepassingen van gyroscopen

Vanwege hun eigenschappen worden gyroscopen veel gebruikt. Ze worden gebruikt in stabilisatiesystemen ruimtevaartuig, in navigatiesystemen van schepen en vliegtuigen, in mobiele toestellen En spelcomputers, en ook als trainers.

Ik vraag me af hoe zo'n apparaat in een modern apparaat kan passen mobiele telefoon en waarom is het daar nodig? Feit is dat een gyroscoop helpt de positie van het apparaat in de ruimte te bepalen en de afbuigingshoek te achterhalen. Uiteraard heeft de telefoon geen direct roterende bovenkant; de gyroscoop is een micro-elektromechanisch systeem (MEMS) dat micro-elektronische en micromechanische componenten bevat.

Hoe werkt dit in de praktijk? Stel je voor dat je je favoriete spel speelt. Racen bijvoorbeeld. Om het stuur van een virtuele auto te draaien, hoeft u geen enkele knop in te drukken, u hoeft alleen maar de positie van uw gadget in uw handen te veranderen.

Zoals je kunt zien, zijn gyroscopen geweldige apparaten die dat wel hebben gunstige eigenschappen. Als je het probleem van het berekenen van de beweging van een gyroscoop in een veld van externe krachten moet oplossen, neem dan contact op met studentenservicespecialisten die je zullen helpen er snel en efficiënt mee om te gaan!

Dit zelfgemaakte product zal in de eerste plaats interessant zijn voor jonge kinderen. Zeker als je het samenvoegt. Over het algemeen is het maken van een roterende gyroscoop van geïmproviseerde materialen een geweldige manier om plezier te hebben en je vrije tijd nuttig door te brengen. Ondanks de visuele complexiteit van de hele structuur, is het heel eenvoudig te maken, omdat een gyroscoop in feite een gewone top is, alleen met een 'geheim'.

Het werkingsprincipe van de gyroscoop is echter ook vrij eenvoudig: het vliegwiel draait met de klok mee om zijn as, die op zijn beurt is verbonden met de ring en rotatiebewegingen maakt in het horizontale vlak. Deze ring zit stevig vast in een andere ring die rond een derde as draait. Dat is het hele geheim.

Productieproces van roterende mechanische gyroscoop

Van plastic buis knip twee ringen van dezelfde breedte. Je hebt ook een lager nodig, dat met superlijm moet worden bedekt, zodat het niet draait. In binnenring we drukken in een houten "tablet", waarin je in het midden een gat moet boren voor een metalen staaf met puntige uiteinden.

We plaatsen een stuk plastic buis op één rand van de staaf (je kunt het lenen van een balpen). We boren twee gaten in de plastic ring voor de stang en verbinden deze met behulp van de roterende as van het lager metalen buizen grotere diameter(u kunt delen van een telescopische antenne gebruiken).

Onder mechanische gyroscopen valt het op roterende gyroscoop - snel roterend stijf lichaam waarvan de rotatie-as in staat is de oriëntatie in de ruimte te veranderen. Tegelijkertijd de snelheid
de rotatie van de gyroscoop overschrijdt aanzienlijk de rotatiesnelheid van zijn as
rotatie. De belangrijkste eigenschap van een dergelijke gyroscoop is het vermogen om te onderhouden
ruimte constante richting van de rotatie-as bij afwezigheid
invloed van momenten van externe krachten erop.

Bekijk dan zeker deze video.
Dit is een in de winkel gekochte gyroscoop:

Ja, uit de vuilnis)) we hebben nodig - 1. stuk laminaat (ik vond een stukje van mijn grootvader).
balkon), 2. Bodem en deksel van een blikje (bonen gegeten en gehaald
pot) 3. Stalen stok (het moeilijkste deel - gevonden op straat)
4. Plasticine (gestolen van mijn zus) 5. Moeren en/of gewichten 6. twee
schroef, stoot (scherp ding aan het uiteinde, een priem is voldoende, grootvader heeft alles)
6. draad (dik koper, mijn grootvader vond het)) 7. Poxypol (of andere verharding
lijm, overgenomen van mijn grootvader)) 8. Elektrische tape (ibid.)) 9. Draden (om te beginnen en nog wat andere dingen
ook bij mijn grootmoeder)), evenals een zaag, een schroevendraaier, enz...
het algemene idee is hier duidelijk

dan zullen we het hoofdonderdeel monteren - de rotor (of iets anders)) neem de bodem en
nek (ze zijn hetzelfde) we maken er een gat in (in het midden!!) het gat zou moeten
wees zo dik als een ijzeren stok. We snijden de ijzeren staaf op lengte, de uiteinden
Om de uitlijning beter te maken, steekt u de staaf in de boor en hoe u dat doet
machine, we slijpen het aan beide kanten met een vijl; we moeten er ook een groef voor maken
fabrieksdraad (je vindt het op de foto)) we zullen plasticine op een van de schijven smeren, en
we stoppen het met moeren en zinkers (wie dan ook een stalen ring heeft, eindelijk
awesome) sluit vervolgens beide schijven (sandwich) aan en duw ze door de gaten
as. Smeer het geheel in met Poxypol, stop het (het ding) in de boor en doei
De Poxy-vloer wordt koud, we zullen de schijf centreren (zodat deze niet raakt), dit is het belangrijkste
onderdeel van het werk. De balans moet perfect zijn.

Zelfgemaakte gyroscoop

Gyroscoop(van het oude Griekse yupo “circulaire rotatie” en okopew “look”) - een snel roterend vast lichaam, de basis van een apparaat met dezelfde naam, dat in staat is om veranderingen in de oriëntatiehoeken van het daarmee verbonden lichaam te meten ten opzichte van de traagheid coördinatensysteem, meestal gebaseerd op de wet van behoud van koppel (momentum).

De naam "gyroscoop" en een werkende versie van dit apparaat werden in 1852 uitgevonden door de Franse wetenschapper Jean Foucault.

Onder mechanische gyroscopen valt het op roterende gyroscoop- een snel roterend vast lichaam, waarvan de rotatie-as in staat is de oriëntatie in de ruimte te veranderen. In dit geval overschrijdt de rotatiesnelheid van de gyroscoop aanzienlijk de rotatiesnelheid van zijn rotatieas. De belangrijkste eigenschap van een dergelijke gyroscoop is het vermogen om een constante richting van de rotatieas in de ruimte te behouden zonder de invloed van momenten van externe krachten erop.

Om een gyroscoop te maken, hebben we het volgende nodig:

Het algemene idee wordt duidelijk geïllustreerd in de figuur:

Laten we beginnen:

3) We monteren volgens de afbeelding, de vrije beweging van de rotor op en neer moet minimaal zijn (je voelt het, maar een klein beetje).

4) We installeren een draadbescherming, bevestigen deze met draad of lijm en onze gyroscoop is klaar.

Mechanisch gyroscopen zijn verschillend. Vooral de roterende gyroscoop is interessant. De essentie ervan ligt in het feit dat een lichaam dat om zijn as draait vrij stabiel is in de ruimte, hoewel het de richting van de as zelf kan veranderen. De rotatiesnelheid van de as is aanzienlijk lager dan de rotatiesnelheid van de gyroscoopranden. Het roteren van de gyroscoop is vergelijkbaar met het verplaatsen van een tol op de vloer. Het verschil tussen een tol en een gyroscoop is dat de tol vrij in de ruimte staat, terwijl de gyroscoop op strikt vaste punten in de buitenste staaf draait en bescherming heeft zodat hij kan blijven draaien als hij valt.

Je zal nodig hebben

- twee deksels van blikjes
- een stuk laminaat
- elektrische tape
- moeren 6 st.
- stalen as of spijker
- plasticine
- lijm
- 2 bouten
- dikke draad
- boren, vijlen

Instructies

Met deze onderdelen in de hand kunnen we beginnen met het monteren van de rotor. We slaan gaten precies in het midden van de blikdeksels, bij voorkeur met dezelfde spijker als die waarvan we de rotoras gaan maken. Vervolgens bevestigen we met plasticine de moeren op het deksel, je kunt er meer dan zes plaatsen, het gewicht langs de rand van de rotor zal de draaitijd verlengen.
Vervolgens maken we de as. Om dit te doen, zet u de boormachine vast in een bankschroef, draait u de spijker vast zonder kop erin en slijpt u deze met een vijl. Op deze manier zal de asslijping zo dicht mogelijk bij het midden van de as plaatsvinden. Het is noodzakelijk om aan beide kanten te slijpen.
Zonder de geslepen as van de boor te verwijderen, maken we een groef voor de draad die de rotor zal laten draaien. We bevestigen de kap met moeren aan de as met behulp van lijm, maar gebruiken geen te snel uithardende. Poxipol werkt goed. Smeer de moeren in met dezelfde lijm.
Het allerbelangrijkste is nu balanceren. Terwijl de lijm droogt, moet je de gewichten perfect rond de rand van het deksel plaatsen. We zetten de boor aan (verticaal), als de roterende rotor in één richting slaat, dan is een deel van de lading niet correct gepositioneerd. Wij repareren het en proberen het opnieuw. Smeer de moeren bovenop en dek af met het tweede deksel. We lijmen elektrische tape op de randen van de rotor. Laten we het drogen. De rotor zelf is klaar!
We nemen twee langere bouten, bevestigen ze in een bankschroef en slaan er gaten in waarin de rotor wordt bevestigd. Nu moeten we een buitenframe bedenken. Knip een cirkel uit het laminaat. Het is beter om het van tevoren met een kompas te tekenen. Teken onmiddellijk verticale en horizontale lijnen in een hoek van 90 graden. Binnenin hebben we een kleinere cirkel uitgesneden, maar wel zo dat de rotor daar past. Langs horizontale lijnen maken we gaten voor de bouten tegenover elkaar. Wij draaien de bouten erin. Daartussen plaatsen we de as van onze gyroscoop. Tegelijkertijd kun je hem niet te strak vastdraaien, anders zal wrijving de rotatiesnelheid dempen en zal niets werken. Laat ongeveer 1 mm speling vrij, maar zorg ervoor dat de gyroscoop niet uit de bouten valt. We lijmen de bouten aan de stang zodat ze niet door trillingen van het frame worden losgeschroefd.
Het enige dat overblijft is het installeren van bescherming. Neem een dikke draad en buig deze tot een ring. Op de plaats van de gemarkeerde horizontale lijn bevestigen wij deze aan ons product. De gyroscoop is klaar. We wikkelen de draad rond de as en controleren, terwijl we er scherp aan trekken, de functionaliteit ervan.

Een mechanische gyroscoop is niet zo'n ingewikkeld apparaat, maar de werking ervan is wel een prachtig gezicht. Wetenschappers bestuderen de eigenschappen ervan al meer dan tweehonderd jaar. Je zou denken dat alles is bestudeerd, omdat het al lang is gevonden en praktisch gebruik en het onderwerp moet gesloten zijn.

Maar er zijn enthousiaste mensen die nooit moe worden te beweren dat wanneer een gyroscoop werkt, het gewicht ervan verandert wanneer hij in de ene of de andere richting of in een bepaald vlak draait. Bovendien klinken de conclusies alsof de gyroscoop de zwaartekracht overwint. Of het vormt de zogenaamde zwaartekrachtschaduwzone. En ten slotte zijn er mensen die zeggen dat als de rotatiesnelheid van de gyroscoop een bepaalde kritische waarde overschrijdt, dat dan ook het geval is dit apparaat krijgt een negatief gewicht en begint weg te vliegen van de aarde.

Waar hebben we mee te maken? Mogelijkheid van een doorbraak in de beschaving of pseudowetenschappelijke waanvoorstellingen?

Theoretisch is een gewichtsverandering mogelijk, maar bij zulke hoge snelheden is het onmogelijk dit experimenteel te verifiëren. normale omstandigheden. Maar er zijn mensen die beweren dat ze de zwaartekracht van de aarde hebben zien overwinnen met een rotatiesnelheid van slechts een paar duizend minuten. Dit experiment is gewijd aan het testen van deze hypothese.

Kenmerken van de eenvoudigste zelfgemaakte gyroscoop.

Niet iedereen kan een gyroscoop in elkaar zetten. De autoroller monteerde een gyroscoop met een gewicht van meer dan 1 kg. Maximale rotatiesnelheid 5000 tpm. Als het effect van de gewichtsverandering inderdaad aanwezig is, zal dit merkbaar zijn op een hefboomschaal. Hun nauwkeurigheid, rekening houdend met wrijving in de scharnieren, ligt binnen 1 g.

Laten we het experiment starten.

Laten we eerst de gebalanceerde gyroscoop in een horizontaal vlak met de klok mee draaien. Een roterend vliegwiel zal nooit volledig in balans zijn, omdat het niet perfect in balans kan zijn. Ja, en er zijn geen ideale lagers.

Waar komen de axiale en radiale trillingen vandaan, die worden overgedragen op de evenwichtsbalk? Wat kan resulteren in denkbeeldige gewichtstoename of -verlies? Laten we proberen het vliegwiel in de andere richting te laten draaien om de theorie te testen dat de draairichting een rol speelt hoofdrol bij een zwaartekrachtsverduistering. Maar het lijkt erop dat er nooit een wonder zal gebeuren.

Wat gebeurt er als je een gyroscoop in een verticaal vlak hangt en ronddraait? Maar zelfs in dit geval treden er geen veranderingen op de weegschaal op.

Geforceerde precessie.

Misschien kreeg je op school of op het instituut zo'n opstelling te zien om gedwongen precessie te demonstreren. Als je de gyroscoop bijvoorbeeld met de klok mee draait in een verticaal vlak, en hem dan weer met de klok mee draait, als je van bovenaf kijkt, maar dan in een horizontaal vlak, dan lijkt hij op te stijgen. Op deze manier reageert het op externe invloeden en streeft het ernaar om de as en richting van zijn rotatie te combineren met de as en rotatierichting in het nieuwe vlak.

Sommige mensen die dit onderwerp plotseling tegenkomen, ontwikkelen een verkeerd begrip van dit proces. Het lijkt erop dat een mechanische gyroscoop kan opstijgen als hij met geweld in een tweede vlak wordt rondgedraaid, en zo zou er een innovatieve motor kunnen worden gecreëerd. Tegelijkertijd stijgt de gyroscoop hier alleen omdat hij wordt afgestoten van de roterende standaard, en op zijn beurt wordt hij van de tafel afgestoten. Bij gewichtloosheid zal het totale momentum van een dergelijke structuur nul zijn.