Siły zewnętrzne na żyroskopy

Każdy obiekt , który można zobaczyć następujące prawa ruchu Newtona . Te słynne zasady obejmują obserwację, że potrzebny siły zewnętrznej do przyspieszenia obiektu . Na przykład , jeśli podnieść kubek ze stołu , jesteś siłą i zmiana tempa kubka od zera do tego, co trzeba, aby podnieść kubek wziąć drinka . Podnosisz się ipuchar wznosi . Ale te same prawa , zastosowane do obiektu przędzenia , stworzyć nieoczekiwane zachowanie . Czyli żyroskopy reagować na siły zewnętrzne , w zaskakujący sposób . Żyroskop

Żyroskop jestwirujący obiekt , który jest symetryczny względem osi obrotu . Koszykówki na palcu ,walcówka ołówek na stole ,opon motocyklowych --- są to żyroskopy . Prawa ruchu Newtona stosuje się do każdej małej części żyroskopu , więcprojekt może być obliczona na podstawie obserwacji , jakpęd każdego malutkiego elementu żyroskopu jest zmieniany przez siły działającej na niego . Ale jesto wiele łatwiej znaleźć skrót do równania ruchu , które mają zastosowanie do całego ciała przędzenia na raz . Przedmiotem niewirującym zmieni swój pęd , gdyzostaje przyłożona siła . Wirujący obiekt zmieni swój moment pędu , gdymoment obrotowy jest stosowany
Spinning Top

żyroskopowe ruchu jestszczególnym przypadkiem ruchu ciała sztywnego . -Temat, który zajęłoby trochę czasu na zwiedzanie - ale nie jest to łatwy sposób na wprowadzenie się do niektórych osobliwości żyroskopowy ruch. Jeśli postawisz na jego zabawka szczyt punktu , natychmiast przewraca . Jeśli włożysz tę samą górę , będzie wędrować wokół stołu na chwilę, zanim spowolnienie i spadek . Grawitacja wciąż działa na górze , aleprzędzenia zmienia odpowiedź blatu do siły grawitacji .
Angular Momentum i moment obrotowy Foto Spinning topy czuć siłę grawitacji , alewirowania dodaje kolejny wymiar do ruchu.

wirujący obiekt ma moment pędu , który wskazuje wzdłuż jego osi . Będzie utrzymać ten moment pędu bez zmian, chyba żemoment działa na nim. Moment obrotowy jestsiła przykładana w pewnej odległości od osi obiektu wirującego . Jeżeli oś górną jest dokładnie pionowy , grawitacja działa na środek masy górnej , która znajduje się on na osi. W ten sposób nie ma , amoment pędu nie będzie się zmieniać. Bez zmian pędu oznacza oś wirowania nie rusza , więcgórna ciągle kręci w pozycji pionowej. Kiedy niedoskonałości zmusić top przechylićtrochę , grawitacja nie ciągnąć aż osi już. Ale jestzabawna rzecz o momencie obrotowym : to pod kątem prostym do siły . Tak więc , gdyzaczyna wskazówka góry i grawitacja ściąga na nią , nie ciągnąć na szczyt ponad - to powoduje, że zaczynają chwieje Foto
zachowanie momentu pędu

pierwsze prawo Newtona zakłada ideę, żeciało będzie zachować ten sam pęd chyba zmieniony przez innego force.The samego rodzaju rzeczy jest prawdziwe dla ciał przędzenia :ciało zachowa swój moment pędu chybamoment zmienia go . Zatem jeśli można wyizolować obiekt wirujący od sił zewnętrznych, które mogłyby wywrzeć moment obrotowy , wówczasobiekt będzie utrzymywać moment pędu w tym samym kierunku. To jak działają przyrządy żyroskopowe . Sekcja przędzenie jest zamknięty w kardanie --- połączeń mechanicznych , które pozwalają swobodnie żyroskopu spin --- iwirowania ciągle idzie w tym samym kierunku . Więc jeśliżyroskop zaczyna zawieszonych kardanowo wskazał na wschodnim horyzoncie , to pobyt zaostrzony , że w ten sam sposób niezależnie od wzlotów i upadków w jego ramy.
Precesja

Oglądanie zawieszona pionowo , przędzenie opon rowerowych reagują przyciągania grawitacyjnego jest jednym z najbardziej istotnych wizualnych demonstracji wpływu zewnętrznej siły na żyroskopu . Filmy z tego są dostępne w Internecie , w takich miejscach jak MIT Open trakcie toczenia ruchu i żyroskopów . Jeśli dołączyć ciąg do jednego końca osi opony rowerów , a następnie upuścić opon , można się spodziewać , że do upadku i powiesić z punktu mocowania . Jednak , gdyopona jest wirowaniasiła działa również momentem i, jak wspomniano powyżej, a nie ciągnie się , że działa pod kątem prostym oraz wysyła się obracać wokół opon w powietrzu. Że ruch nazywa precesji , definiowana jako odpowiedź żyroskopu do siły zewnętrznej .