Giroscop rotativ DIY. Giroscoape pe modele radiocontrolate Cum să faci un giroscop acasă

Giroscop de casă

Giroscop(din greaca veche yupo „rotație circulară” și okopew „a privi”) - rotire rapidă solid, baza dispozitivului cu același nume, capabil să măsoare modificări ale unghiurilor de orientare ale corpului asociate cu acesta în raport cu sistem inerțial coordonate, de obicei bazate pe legea conservării cuplului (momentul unghiular).

Însuși numele „giroscop” și versiunea de lucru a acestui dispozitiv au fost inventate în 1852 de omul de știință francez Jean Foucault.

giroscop rotativ- un corp solid care se rotește rapid, a cărui axă de rotație este capabilă să schimbe orientarea în spațiu. În acest caz, viteza de rotație a giroscopului depășește semnificativ viteza de rotație a axei sale de rotație. Principala proprietate a unui astfel de giroscop este capacitatea de a menține o direcție constantă a axei de rotație în spațiu, în absența influenței momentelor de forțe externe asupra acesteia.

Pentru a face un giroscop vom avea nevoie de:

1. O bucată de laminat;
2. Inferioare 2 buc. dintr-o conserve;
3. Băț de oțel;
4. Plastilina;
5. Nuci și/sau greutăți;
6. Două șuruburi;
7. Sârmă (cupru gros);
8. Poxypol (sau alt lipici de întărire);
9. Banda electrica;
10. Fire (pentru pornire și altceva);
11. La fel și unelte: ferăstrău, șurubelniță, miez etc...

Ideea generala ilustrat clar în figură:

Să începem:

1) Luăm laminatul și decupăm din el un cadru cu 8 colțuri (în fotografie este cu 6 colțuri). Apoi, găurim 4 găuri în el: 2 (la capete) de-a lungul față, 2 transversal (la fel la capete), vezi fotografia. Acum să îndoim firul într-un inel (diametrul firului este aproximativ egal cu diametrul cadrului). Să luăm 2 șuruburi (șuruburi) și să facem găuri în ele la capete cu o punte sau un miez (în cel mai rău caz, le puteți găuri cu un burghiu).

2) Trebuie să asamblați partea principală - rotorul. Pentru a face acest lucru, luați două funduri dintr-o cutie de conserve și faceți o gaură în ele în centru. Orificiul în diametru ar trebui să corespundă tijei axei (pe care o vom introduce acolo). Pentru a face o tijă de ax, luați un cui sau un șurub lung și tăiați-l la lungimea capetelor; Pentru a face alinierea mai bună, introduceți tija într-un burghiu și ascuțiți-o, ca la o mașină, cu o pila sau o piatră de ascuțit pe ambele părți. Ar fi bine să-i faci o canelură pentru înfășurare cu fir. Vom împrăștia plastilină pe unul dintre discuri și vom introduce nuci și greutăți în el (dacă aveți inele de oțel, este și mai bine). Acum conectăm ambele discuri (ca un sandviș) și le străpungem prin găuri cu o tijă axă. Ungem totul cu Poxypol (sau alt lipici), introducem rotorul nostru în burghiu și, în timp ce Poxypolul se întărește, vom centra discul (aceasta este cea mai importantă parte a lucrării). Echilibrul trebuie să fie perfect.

3) Asamblam conform imaginii, mișcarea liberă a rotorului în sus și în jos ar trebui să fie minimă (se simți, dar doar puțin).

Într-o zi am urmărit o conversație între doi prieteni, sau mai degrabă prietene:

R: Oh, știi, am un smartphone nou, are chiar și un giroscop încorporat

B: Ah, da, l-am descărcat și pentru mine și am instalat giroscopul timp de o lună

R: Hm, ești sigur că este un giroscop?

B: Da, un giroscop pentru toate semnele zodiacale.

Pentru a reduce numărul de astfel de dialoguri în lume, vă sugerăm să aflați ce este un giroscop și cum funcționează.

Giroscop: istorie, definiție

Un giroscop este un dispozitiv care are o axă de rotație liberă și este capabil să răspundă la modificările unghiurilor de orientare ale corpului pe care este instalat. La rotire, giroscopul își menține poziția neschimbată.

Cuvântul în sine provine din greacă gyreuо– rotiți și skopeo- Privește, observă. Termenul giroscop a fost introdus pentru prima dată Jean Foucaultîn 1852, dar dispozitivul a fost inventat mai devreme. Acest lucru a fost făcut de un astronom german Johann Bonenbergerîn 1817.

Sunt corpuri solide care se rotesc la frecventa mare. Axa de rotație a giroscopului își poate schimba direcția în spațiu. Obuzele de artilerie rotative, elicele de avioane și rotoarele de turbină au proprietăți de giroscop.

Cel mai simplu exemplu de giroscop este top sau binecunoscutul spinning de jucărie pentru copii. Un corp care se rotește în jurul unei anumite axe, care își menține poziția în spațiu dacă giroscopul nu este acționat de nicio forță și momente exterioare ale acestor forțe. În același timp, giroscopul este stabil și este capabil să reziste influenței forțelor externe, care este în mare măsură determinată de viteza sa de rotație.

De exemplu, dacă învârtim rapid blatul și apoi îl împingem, acesta nu va cădea, ci va continua să se rotească. Și când viteza vârfului scade la o anumită valoare, va începe precesia - un fenomen când axa de rotație descrie un con, iar momentul unghiular al vârfului își schimbă direcția în spațiu.

Tipuri de giroscoape

Există mai multe tipuri de giroscoape: douăŞi de trei grade(separare prin grade de libertate sau posibile axe de rotație), mecanic, laserŞi optic giroscoape (separare pe baza principiului de funcționare).

Să ne uităm la cel mai comun exemplu - giroscop rotativ mecanic. Practic este un blat care se învârte axa verticală, care se rotește în jurul unei axe orizontale și, la rândul său, este fixată într-un alt cadru, care se rotește în jurul unei a treia axe. Indiferent cum vom intoarce partea superioara, acesta va fi intotdeauna in pozitie verticala.

Aplicații ale giroscoapelor

Datorită proprietăților lor, giroscoapele sunt utilizate pe scară largă. Sunt utilizate în sistemele de stabilizare nava spatiala, în sistemele de navigație ale navelor și aeronavelor, în dispozitive mobileŞi console de jocuri, și, de asemenea, ca simulatoare.

Mă întreb cum se poate încadra un astfel de dispozitiv într-un modern telefon mobil si de ce este nevoie acolo? Faptul este că un giroscop ajută la determinarea poziției dispozitivului în spațiu și la aflarea unghiului de deviere. Desigur, telefonul nu are un top care se rotește direct, giroscopul este un sistem microelectromecanic (MEMS) care conține componente microelectronice și micromecanice.

Cum funcționează acest lucru în practică? Să ne imaginăm că joci jocul tău preferat. De exemplu, cursele. Pentru a întoarce volanul unei mașini virtuale, nu trebuie să apăsați niciun buton, trebuie doar să schimbați poziția gadgetului dvs. în mâini.

După cum puteți vedea, giroscoapele sunt dispozitive uimitoare care au proprietăți benefice. Dacă trebuie să rezolvați problema calculării mișcării unui giroscop într-un câmp de forțe externe, contactați specialiștii de servicii studenți care vă vor ajuta să faceți față rapid și eficient!

Acest produs de casă va fi interesant, în primul rând, pentru copiii mici. Mai ales dacă le puneți împreună. În general, realizarea unui giroscop rotativ din materiale improvizate este o modalitate excelentă de a te distra și de a-ți petrece util timpul liber. În ciuda complexității vizuale a întregii structuri, este foarte simplu de realizat, deoarece, de fapt, un giroscop este un top obișnuit, doar cu un „secret”.

Cu toate acestea, însuși principiul de funcționare al giroscopului este, de asemenea, destul de simplu: volantul se rotește în sensul acelor de ceasornic în jurul axei sale, care, la rândul său, este conectat la inel și face mișcări de rotație în plan orizontal. Acest inel este fixat rigid într-un alt inel care se rotește în jurul unei a treia axe. Acesta este tot secretul.

Procesul de fabricație al giroscopului mecanic rotativ

Din teava de plastic tăiați două inele de aceeași lățime. Veți avea nevoie și de un rulment, care trebuie acoperit cu superglue, astfel încât să nu se rotească. În inel interior apăsăm într-o „tabletă” din lemn, în care trebuie să găuriți o gaură în centru pentru o tijă de metal cu capete ascuțite.

Punem o bucată de tub de plastic pe o margine a tijei (o puteți împrumuta de la un pix). Gărăm două găuri în inelul de plastic pentru tijă și îl conectăm la axa de rotație a rulmentului folosind tuburi metalice diametru mai mare(puteți folosi secțiuni ale unei antene telescopice).

Dintre giroscoapele mecanice, se remarcă giroscop rotativ - corp rigid care se rotește rapid a cărui axă de rotație este capabilă să schimbe orientarea în spațiu. În același timp, viteza
rotația giroscopului depășește semnificativ viteza de rotație a axei sale
rotaţie. Principala proprietate a unui astfel de giroscop este capacitatea de a menține
direcția constantă de spațiu a axei de rotație în absența
influența momentelor forțelor externe asupra acesteia.

Asigurați-vă că vizionați acest videoclip.
Acesta este un giroscop cumpărat din magazin:

Da, de la gunoi)) vom avea nevoie - 1. bucată de laminat (am găsit o bucată de la bunicul meu pe
balcon), 2. Fundul și capacul unei conserve (a mâncat fasole și a lua
borcan) 3. Băț de oțel (partea cea mai dificilă - găsită pe stradă)
4. Plastilina (furata de la sora mea) 5. Nuci si/sau greutati 6. doua
șurub, pumn (lucru ascuțit la capăt, o pungă va face, bunicul are totul)
6. sârmă (cupru gros, l-a găsit bunicul meu)) 7. Poxypol (sau alt întărire)
adeziv, luat de la bunicul meu)) 8. Bandă electrică (ibid.)) 9. Fire (pentru pornire și alte lucruri
de asemenea, la bunica)) precum și un ferăstrău, o șurubelniță etc...
ideea generală este clară aici

apoi vom asambla partea principală - rotorul (sau altceva)) luăm partea de jos și
gat (sunt la fel) facem o gaura in ele (in centru!!) gaura ar trebui
să fie gros ca un băț de fier Tăiem la lungimea de tijă de fier
ascuțiți-l pentru a îmbunătăți alinierea, introduceți tija în burghiu și cum să faceți
mașină, o ascuțim cu o pila pe ambele părți, de asemenea, trebuie să facem o canelură;
fir de fabrică (o veți găsi în fotografie)) vom întinde plastilină pe una dintre discuri și
îl vom umple cu nuci și chiuvete (cine are un inel de oțel, în sfârșit
minunat) apoi conectați ambele discuri (sandwich) și împingeți-le prin găuri
Ungeți totul cu Poxypol, puneți-l (chestia)) în burghiu și pa
Podeaua Poxy se răcește, vom centra discul (pentru a nu-l lovi) acesta este cel mai important
parte a muncii. Echilibrul trebuie să fie perfect.

Giroscop de casă

Giroscop(din greaca veche yupo „rotație circulară” și okopew „aspect”) - un corp solid care se rotește rapid, baza unui dispozitiv cu același nume, capabil să măsoare modificările unghiurilor de orientare ale corpului asociate cu acesta în raport cu inerțialul sistem de coordonate, de obicei bazat pe legea conservării cuplului (momentum).

Însuși numele „giroscop” și versiunea de lucru a acestui dispozitiv au fost inventate în 1852 de omul de știință francez Jean Foucault.

Dintre giroscoapele mecanice, se remarcă giroscop rotativ- un corp solid care se rotește rapid, a cărui axă de rotație este capabilă să schimbe orientarea în spațiu. În acest caz, viteza de rotație a giroscopului depășește semnificativ viteza de rotație a axei sale de rotație. Principala proprietate a unui astfel de giroscop este capacitatea de a menține o direcție constantă a axei de rotație în spațiu, în absența influenței momentelor de forțe externe asupra acesteia.

Pentru a face un giroscop vom avea nevoie de:

Ideea generală este ilustrată clar în figură:

Să începem:

3) Asamblam conform imaginii, mișcarea liberă a rotorului în sus și în jos ar trebui să fie minimă (se simți, dar doar puțin).

4) Instalăm o protecție de sârmă, o atașăm cu fir sau lipici, iar giroscopul nostru este gata.

Mecanic giroscoape sunt diferite. Giroscopul rotativ este deosebit de interesant. Esența sa constă în faptul că un corp care se rotește în jurul axei sale este destul de stabil în spațiu, deși poate schimba direcția axei în sine. Viteza de rotație a axei este semnificativ mai mică decât viteza de rotație a marginilor giroscopului. Rotirea giroscopului este similară cu deplasarea unei blat pe podea. Diferența dintre un spinning top și un giroscop este că spinning top este liberă în spațiu, în timp ce giroscopul se rotește în puncte strict fixe situate în bara exterioară și are protecție astfel încât să poată continua să se rotească dacă cade.

vei avea nevoie

- doua capace de la conserve
- o bucată de laminat
- banda electrica
- nuci 6 buc.
- axă sau cui din oțel
- plastilină
- lipici
- 2 șuruburi
- sârmă groasă
- burghiu, pila

Instrucţiuni

Cu aceste piese în mână, putem începe asamblarea rotorului. Facem gauri exact in centrul capacelor de conserve, de preferat cu acelasi cui cu cel din care vom face axa rotorului. Apoi, folosind plastilină, fixăm piulițele pe capac, puteți pune mai mult de șase, greutatea de-a lungul marginii rotorului va crește timpul de rotație.
Apoi facem axa. Pentru a face acest lucru, fixați burghiul electric într-o menghină, strângeți unghia fără cap în el și ascuțiți-l cu o pila. Astfel ascuțirea axei va fi situată cât mai aproape de centrul axei. Este necesar să se ascuți pe ambele părți.
Fără a îndepărta axa ascuțită din burghiu, vom face o canelură pentru filetul care va rula rotorul. Atașăm capacul cu piulițe pe ax folosind lipici, dar nu folosim unul care se întărește prea repede. Poxipolul funcționează bine. Ungeți nucile cu același adeziv.
Acum, cel mai important lucru este echilibrarea. În timp ce lipiciul se usucă, trebuie să poziționați perfect greutățile în jurul marginii capacului. Pornim burghiul (vertical), dacă rotorul rotativ lovește într-o direcție, atunci o sarcină nu este poziționată corect. O reparăm și încercăm din nou. Ungeți nucile deasupra și acoperiți cu al doilea capac. Lipim bandă electrică de marginile rotorului. Să-l usucăm. Rotorul în sine este gata!
Luăm două șuruburi mai lungi, le fixăm într-o menghină și le facem găuri în care va fi fixat rotorul. Acum trebuie să venim cu un cadru exterior. Tăiați un cerc din laminat. Este mai bine să-l desenați cu o busolă în avans. Desenați imediat linii verticale și orizontale la un unghi de 90 de grade. În interior tăiem un cerc mai mic, dar astfel încât rotorul să se potrivească acolo. De-a lungul liniilor orizontale, facem găuri pentru șuruburi unul față de celălalt. Înșurubam șuruburile. Între ele plasăm axa giroscopului nostru. În același timp, nu îl puteți strânge prea strâns, altfel frecarea va reduce viteza de rotație și nimic nu va funcționa. Lăsați aproximativ 1 mm de cursă, dar pentru ca giroscopul să nu cadă din șuruburi. Lipim șuruburile de bară, astfel încât vibrațiile să nu le deșurubați din cadru.
Tot ce rămâne este să instalați protecție. Luați un fir gros și îndoiți-l într-un inel. La locația liniei orizontale marcate, o atașăm la produsul nostru. Giroscopul este gata. Înfășurăm firul în jurul axei și, trăgând-o brusc, îi verificăm funcționalitatea.

Un giroscop mecanic nu este un dispozitiv atât de complicat, dar funcționarea lui este o priveliște destul de frumoasă. Oamenii de știință i-au studiat proprietățile de mai bine de două sute de ani. S-ar crede că totul a fost studiat, pentru că a fost de mult găsit și aplicare practică iar subiectul ar trebui să fie închis.

Există însă oameni entuziaști care nu se obosesc să susțină că atunci când funcționează un giroscop, greutatea acestuia se modifică atunci când se rotește într-o direcție sau alta sau într-un anumit plan. Mai mult, concluziile sună ca și cum giroscopul învinge gravitația. Sau formează așa-numita zonă de umbră gravitațională. Și, în sfârșit, există oameni care spun că dacă viteza de rotație a giroscopului este depășită la o anumită valoare critică, atunci acest dispozitiv capătă greutate negativă și începe să zboare departe de Pământ.

Cu ce avem de-a face? Posibilitatea unei descoperiri în civilizație sau a iluziei pseudoștiințifice?

Teoretic, o modificare a greutății este posibilă, dar la viteze atât de mari încât este imposibil să se verifice acest lucru experimental. conditii normale. Dar există oameni care susțin că au văzut gravitația Pământului depășită cu o viteză de rotație de doar câteva mii de minute. Acest experiment este dedicat testării acestei ipoteze.

Caracteristicile celui mai simplu giroscop de casă.

Nu toată lumea este capabilă să asambleze un giroscop. Rola automată a asamblat un giroscop cu o greutate mai mare de 1 kg. Viteza maxima de rotatie 5000 rpm. Dacă efectul schimbării greutății este într-adevăr prezent, acesta va fi vizibil pe o cântar cu pârghie. Precizia lor, ținând cont de frecarea în balamale, se află în limita de 1 g.

Să începem experimentul.

Mai întâi, să rotim giroscopul echilibrat într-un plan orizontal în sensul acelor de ceasornic. Un volant rotativ nu va fi niciodată complet echilibrat deoarece nu poate fi echilibrat perfect. Da, și nu există rulmenți ideali.

De unde provine vibrația axială și radială, care se transferă pe grinda de echilibru? Ce poate duce la creșterea sau pierderea imaginară în greutate? Să încercăm să învârtim volantul în cealaltă direcție pentru a testa teoria conform căreia direcția de rotație joacă un rol rol principalîntr-o eclipsă gravitațională. Dar se pare că un miracol nu se va întâmpla niciodată.

Ce se întâmplă dacă agățați și rotiți un giroscop într-un plan vertical? Dar chiar și în acest caz, nu apar modificări la cântar.

Precesiune forțată.

Poate că la școală sau la institut vi s-a arătat o astfel de configurație pentru a demonstra precesia forțată. Dacă rotiți giroscopul, de exemplu, în sensul acelor de ceasornic într-un plan vertical, apoi îl întoarceți din nou în sensul acelor de ceasornic, dacă priviți de sus, dar într-un plan orizontal, atunci pare să decoleze. În acest fel, reacționează la influențele externe și se străduiește să combine axa și direcția de rotație cu axa și direcția de rotație în noul plan.

Unii oameni care dau brusc peste acest subiect dezvoltă o înțelegere eronată a acestui proces. Se pare că un giroscop mecanic este capabil să decoleze dacă este rotit cu forța într-un al doilea plan și, astfel, se presupune că poate fi creat un motor inovator. În același timp, giroscopul de aici se ridică doar pentru că este respins de pe suportul rotativ și, la rândul său, este respins de pe masă. În gravitate zero, impulsul total al unei astfel de structuri va fi zero.