Гироскопы

Если система незамкнута, но главный момент относительно неподвижной точки О всех внешних сил, действующих на систему, тождественно равен нулю, то момент импульса системы относительно точки О остаётся постоянным: В справедливости этого закона можно убедиться на опыте с уравновешенным гироскопом, имеющим три степени свободы.

Опр. 1.4.3. Гироскопом называется быстровращающееся симметричное твёрдое тело, ось вращения которого может изменять своё направление в пространстве.

Опр. 1.4.4. Центром подвеса гироскопа называется некоторая неподвижная точка, вокруг которой гироскоп может совершать любой поворот. В этом случае гироскоп имеет три степени свободы.

Опр. 1.4.5. Гироскопом называется уравновешенным, если центр подвеса гироскопа совпадает с его центром тяжести, т.е. результирующий момент сил тяжести всех частей гироскопа относительно центра подвеса равен нулю.

На рисунке показан простейший уравновешенный гироскоп, имеющий три степени свободы. Гироскоп быстро вращается во внутренней обойме А вокруг оси , которая совпадает с осью симметрии гироскопа и проходит через его центр тяжести С. Обойма А может свободно вращаться во внешней обойме В вокруг оси , перпендикулярной оси . Внешняя обойма В может свободно вращаться в стойке D вокруг оси , перпендикулярной осям и . Все три оси пересекаются в центре подвеса, совпадающем с центром тяжести С гироскопа.

При любых поворотах стойки D ось вращения гироскопа сохраняет неизменное направление по отношению к лабораторной системе отчёта. Объясняется это следующим образом. Момент относительно точки повеса С всех внешних сил, прикладываемых к гироскопу через стойку D при её поворотах, равен только моменту сил трения (момент силы тяжести равен нулю, так как гироскоп уравновешен). Обычно момент сил трения мал, так что за небольшой промежуток времени, в течение которого производится поворот стойки D, момент импульса гироскопа L относительно центра подвеса С практически не изменяется. Так как гироскоп симметричен и вращается вокруг своей оси симметрии, то его момент импульса L направлен вдоль оси вращения . Поэтому при всех возможных поворотах стойки D ориентация оси вращения гироскопа должна оставаться неизменной.

Дата добавления: 2014-01-11