Bir gün iki dostun, daha doğrusu qız yoldaşının söhbətinə baxdım:

A: Oh, bilirsinizmi, mənim yeni smartfonum var, hətta onun daxili giroskopu var

B: Aa, bəli, mən də özüm üçün endirmişəm, giroskopu bir ay quraşdırmışam

A: Um, bunun giroskop olduğuna əminsən?

B: Bəli, bütün bürclər üçün giroskop.

Dünyada belə dialoqların sayını azaltmaq üçün biz giroskopun nə olduğunu və necə işlədiyini öyrənməyi təklif edirik.

Giroskop: tarix, tərif

Giroskop sərbəst fırlanma oxuna malik olan və quraşdırıldığı gövdənin oriyentasiya bucaqlarında dəyişikliklərə cavab verə bilən bir cihazdır. Fırlanan zaman giroskop öz mövqeyini dəyişməz saxlayır.

Sözün özü yunan dilindən gəlir gyreuо– fırladın və skopeo- izləmək, müşahidə etmək. Gyroskop termini ilk dəfə təqdim edilmişdir Jan Fuko 1852-ci ildə, lakin cihaz daha əvvəl icad edilmişdir. Bunu alman astronomu edib Johann Bonenberger 1817-ci ildə.

Onlar yüksək tezlikdə fırlanan bərk cisimlərdir. Giroskopun fırlanma oxu kosmosda istiqamətini dəyişə bilər. Fırlanan artilleriya mərmiləri, təyyarə pərvanələri və turbin rotorları giroskop xüsusiyyətlərinə malikdir.

Giroskopun ən sadə nümunəsi üst və ya tanınmış uşaq oyuncağı spinning top. Müəyyən bir ox ətrafında fırlanan, giroskopa heç bir xarici qüvvələr və bu qüvvələrin momentləri təsir etmədikdə, kosmosda öz mövqeyini saxlayan cisim. Eyni zamanda, giroskop sabitdir və xarici qüvvələrin təsirinə tab gətirə bilir, bu da əsasən fırlanma sürəti ilə müəyyən edilir.

Məsələn, fırlanan zirvəni sürətlə fırladıb sonra itələsək, o, düşməyəcək, əksinə fırlanmağa davam edəcək. Üstün sürəti müəyyən bir dəyərə düşdükdə, presessiya başlayacaq - fırlanma oxunun bir konusu təsvir etdiyi və zirvənin bucaq momentumunun kosmosda istiqamətini dəyişdirdiyi bir fenomen.

Giroskopların növləri

Giroskopların bir çox növləri var: iki Və üç dərəcə(sərbəstlik dərəcələri və ya mümkün fırlanma oxları ilə ayrılma), mexaniki, lazer Və optik giroskoplar (iş prinsipinə əsasən ayırma).

Ən ümumi nümunəyə baxaq - mexaniki fırlanan giroskop. Əsasən, bu, üfüqi ox ətrafında fırlanan və öz növbəsində, üçüncü ox ətrafında fırlanan başqa bir çərçivədə sabitlənmiş şaquli ox ətrafında fırlanan bir üst hissədir. Üstü necə çevirsək də, həmişə şaquli vəziyyətdə olacaq.

Giroskopların tətbiqi

Xüsusiyyətlərinə görə giroskoplardan geniş istifadə olunur. Onlar kosmik gəmilərin stabilizasiya sistemlərində, gəmilər və təyyarələr üçün naviqasiya sistemlərində, mobil cihazlarda və oyun konsollarında, həmçinin simulyatorlar kimi istifadə olunur.

Maraqlıdır, belə bir cihaz müasir bir cihaza necə uyğunlaşa bilər? mobil telefon və niyə orada lazımdır? Fakt budur ki, giroskop cihazın kosmosdakı mövqeyini təyin etməyə və əyilmə bucağını tapmağa kömək edir. Əlbəttə ki, telefonun birbaşa fırlanan üstü yoxdur; giroskop mikroelektronik və mikromexaniki komponentləri ehtiva edən mikroelektromexaniki sistemdir (MEMS).

Bu praktikada necə işləyir? Təsəvvür edək ki, siz sevimli oyunu oynayırsınız. Məsələn, yarış. Virtual avtomobilin sükanını çevirmək üçün heç bir düyməyə basmağa ehtiyac yoxdur, sadəcə olaraq əlinizdə olan qadcetinizin yerini dəyişmək lazımdır.

Gördüyünüz kimi, giroskoplar heyrətamiz cihazlardır faydalı xassələri. Xarici qüvvələr sahəsində giroskopun hərəkətinin hesablanması problemini həll etmək lazımdırsa, bunun öhdəsindən tez və səmərəli şəkildə çıxmağınıza kömək edəcək tələbə xidməti mütəxəssisləri ilə əlaqə saxlayın!

Mexanik giroskop o qədər də mürəkkəb cihaz deyil, lakin onun işləməsi olduqca gözəl mənzərədir. Alimlər iki yüz ildən artıqdır ki, onun xüsusiyyətlərini öyrənirlər. Düşünmək olardı ki, hər şey öyrənilib, çünki praktik tətbiqi çoxdan tapılıb və mövzu bağlanmalıdır.

Amma elə həvəsli insanlar var ki, giroskop işləyərkən bu və ya digər istiqamətdə və ya müəyyən müstəvidə fırlananda çəkisinin dəyişdiyini iddia etməkdən yorulmurlar. Üstəlik, nəticələr gyroskopun cazibə qüvvəsini dəf etdiyi kimi səslənir. Yaxud qravitasiya kölgəsi zonasını əmələ gətirir. Və nəhayət, elə insanlar var ki, giroskopun fırlanma sürəti müəyyən kritik qiymətə keçərsə, bu cihaz mənfi çəki qazanır və Yerdən uzaqlaşmağa başlayır.

Biz nə ilə məşğuluq? Sivilizasiyada sıçrayış ehtimalı, yoxsa yalançı elmi aldatma?

Nəzəri olaraq çəkidə dəyişiklik mümkündür, lakin o qədər yüksək sürətlərdə bunu normal şəraitdə eksperimental olaraq yoxlamaq mümkün deyil. Ancaq Yerin cazibə qüvvəsinin cəmi bir neçə min dəqiqəlik fırlanma sürətində aşdığını gördüklərini iddia edən insanlar var. Bu təcrübə bu fərziyyənin sınaqdan keçirilməsinə həsr edilmişdir.

Ən sadə evdə hazırlanmış giroskopun xüsusiyyətləri.

Hər kəs giroskop yığmaq iqtidarında deyil. Avtomatik roller 1 kq-dan çox çəkisi olan bir giroskop yığdı. Maksimum fırlanma sürəti 5000 rpm. Əgər çəki dəyişikliyinin təsiri həqiqətən də mövcuddursa, bu, qol şkalasında nəzərə çarpacaq. Onların dəqiqliyi, menteşələrdə sürtünmə nəzərə alınmaqla, 1 g daxilindədir.

Təcrübəyə başlayaq.

Əvvəlcə balanslaşdırılmış giroskopu içəri çevirək üfüqi müstəvi saat yönünde. Fırlanan volan heç vaxt tam balanslı olmayacaq, çünki o, mükəmməl balanslaşdırıla bilməz. Bəli və ideal rulmanlar yoxdur.

Balans şüasına keçən eksenel və radial vibrasiya haradan gəlir? Xəyali çəki artımı və ya itkisi nə ilə nəticələnə bilər? Fırlanma istiqamətinin rol oynadığı nəzəriyyəsini yoxlamaq üçün volanı digər istiqamətə çevirməyə çalışaq. əsas rol qravitasiya tutulmasında. Amma deyəsən, möcüzə heç vaxt baş verməyəcək.

Bir giroskopu şaquli müstəvidə asıb fırlasanız nə olar? Amma bu halda da tərəzidə heç bir dəyişiklik baş vermir.

Məcburi presessiya.

Ola bilsin ki, məktəbdə və ya institutda məcburi presessiya nümayiş etdirmək üçün sizə belə bir quruluş göstərilib. Giroskopu, məsələn, şaquli bir müstəvidə saat əqrəbi istiqamətində fırladırsanız və sonra yenidən saat yönünün əksinə çevirsəniz, yuxarıdan baxırsınızsa, ancaq üfüqi bir müstəvidə, o zaman havaya qalxır. Bu yolla o, xarici təsirlərə reaksiya verir və yeni müstəvidə öz fırlanma oxu və istiqamətini oxu və fırlanma istiqaməti ilə birləşdirməyə çalışır.

Birdən bu mövzu ilə qarşılaşan bəzi insanlar bu prosesi səhv başa düşürlər. Belə görünür ki, mexaniki giroskop ikinci müstəvidə zorla fırlanarsa havaya qalxa bilir və beləliklə, guya innovativ mühərrik yaradıla bilər. Eyni zamanda, burada giroskop yalnız fırlanan stenddən dəf edildiyi üçün yüksəlir və o, öz növbəsində, masadan dəf edilir. Sıfır cazibə qüvvəsində belə bir quruluşun ümumi impulsu sıfır olacaq.

Bu evdə hazırlanmış məhsul, ilk növbədə, gənc uşaqlar üçün maraqlı olacaq. Xüsusilə onu bir yerə qoyursan. Ümumiyyətlə, doğaçlama materiallardan fırlanan giroskop hazırlamaq əylənmək və faydalı olmaq üçün əla bir yoldur boş vaxt. Bütün quruluşun vizual mürəkkəbliyinə baxmayaraq, bunu etmək çox sadədir, çünki əslində bir giroskop adi bir üstdür, yalnız bir "sirr" ilə.

Bununla belə, giroskopun iş prinsipi də olduqca sadədir: volan öz oxu ətrafında saat əqrəbi istiqamətində fırlanır, bu da öz növbəsində halqaya bağlanır və üfüqi müstəvidə fırlanma hərəkətləri edir. Bu üzük üçüncü ox ətrafında fırlanan başqa bir halqada sərt şəkildə sabitlənmişdir. Bütün sirr budur.

Fırlanan mexaniki giroskopun istehsal prosesi

From plastik boru eyni genişlikdə iki üzük kəsin. Dönməməsi üçün superglue ilə örtülməsi lazım olan bir rulmana da ehtiyacınız olacaq. Daxili halqaya taxta bir "tablet" basırıq, bunun içərisində uclu ucları olan bir metal çubuq üçün mərkəzdə bir deşik qazmalısınız.

Çubuğun bir kənarına bir parça plastik boru qoyduq (onu borc ala bilərsiniz diyircəkli qələm). Çubuq üçün plastik halqada iki deşik qazırıq və daha böyük diametrli metal borulardan istifadə edərək onu yatağın fırlanan oxuna bağlayırıq (teleskopik antenanın bölmələrindən istifadə edə bilərsiniz).

Evdə hazırlanmış giroskop

Giroskop(qədim Yunan yupo yupo "dairəvi fırlanma" və okopew "baxmaq") - sürətlə fırlanan möhkəm, eyni adlı cihazın əsası, adətən fırlanma momentinin (bucaq momentumunun) qorunması qanununa əsaslanaraq, inertial koordinat sisteminə nisbətən onunla əlaqəli bədənin oriyentasiya bucaqlarında dəyişiklikləri ölçməyə qadirdir.

"Giroskop" adı və bu cihazın işlək versiyası 1852-ci ildə fransızlar tərəfindən icad edilmişdir. alim Jean Fuko.

Mexanik giroskoplar arasında o, fərqlənir fırlanan giroskop- fırlanma oxu kosmosda oriyentasiyanı dəyişməyə qadir olan sürətlə fırlanan bərk cisim. Bu halda, giroskopun fırlanma sürəti onun fırlanma oxunun fırlanma sürətini əhəmiyyətli dərəcədə üstələyir. Belə bir giroskopun əsas xüsusiyyəti, xarici qüvvələrin anlarının təsiri olmadıqda kosmosda fırlanma oxunun sabit istiqamətini saxlamaq qabiliyyətidir.

Bir giroskop etmək üçün bizə lazımdır:

1. Laminatın bir parçası;
2. Aşağı 2 ədəd. qalay qutudan;
3. Polad çubuq;
4. Plastilin;
5. Fındıq və/və ya çəkilər;
6. İki vint;
7. Tel (qalın mis);
8. Poksipol (və ya digər bərkidici yapışqan);
9. Elektrik lenti;
10. Mövzular (başlanğıc və başqa bir şey üçün);
11. Eləcə də alətlər: mişar, tornavida, özək və s...

Ümumi fikir şəkildə aydın şəkildə göstərilmişdir:

Gəlin başlayaq:

1) Laminatı götürürük və ondan 8 künc çərçivəsini kəsdik (şəkildə 6 küncdür). Sonra, içərisində 4 deşik qazırıq: 2 (uclarında) ön tərəfdə, 2 enində (uclarında eyni), şəkilə baxın. İndi teli bir halqaya bükək (telin diametri təxminən çərçivənin diametrinə bərabərdir). Gəlin 2 vint (bolt) götürək və onların uclarında çubuq və ya nüvə ilə deliklər açırıq (ən pis halda, onları bir qazma ilə qazmaq olar).

2) Toplama lazımdır Əsas hissə- rotor. Bunu etmək üçün bir qalay qutusundan iki dibi götürün və onların ortasında bir deşik açın. Diametrdəki çuxur ox çubuğuna uyğun olmalıdır (oraya daxil edəcəyik). Bir ox çubuq etmək üçün bir dırnaq və ya uzun bir bolt götürün və ucları kəskinləşdirilməlidir; Düzəltməni daha yaxşı etmək üçün çubuğu qazmağa daxil edin və bir fayl və ya bir maşındakı kimi itiləyin. zəncir daşı 2 tərəfdən. İp ilə sarmaq üçün üzərinə bir yiv düzəltmək yaxşı olardı. Disklərdən birinə plastilini yayırıq və içinə qoz-fındıq və çəkilər dolduracağıq (polad üzükləriniz varsa, bu daha yaxşıdır). İndi hər iki diski (bir sendviç kimi) birləşdiririk və onları bir ox çubuğu ilə deliklərdən keçirik. Biz hər şeyi Poxypol (və ya başqa yapışqan) ilə yağlayırıq, rotorumuzu qazmağa daxil edirik və Poxypol sərtləşəndə ​​biz diski mərkəzləşdirəcəyik (bu işin ən vacib hissəsidir). Balans mükəmməl olmalıdır.

3) Şəkilə uyğun olaraq yığırıq, rotorun yuxarı və aşağı sərbəst hərəkəti minimal olmalıdır (bunu hiss edə bilərsiniz, ancaq bir az).

Mexanik giroskoplar fərqlidirlər. Fırlanan giroskop xüsusilə maraqlıdır. Onun mahiyyəti ondan ibarətdir ki, öz oxu ətrafında fırlanan bir cismin kosmosda kifayət qədər sabit olması, oxun özünün istiqamətini dəyişdirə bilməsinə baxmayaraq. Oxun fırlanma sürəti giroskopun kənarlarının fırlanma sürətindən əhəmiyyətli dərəcədə aşağıdır. Giroskopun fırlanması yerdəki fırlanan zirvənin hərəkətinə bənzəyir. Fırlanan zirvə ilə giroskop arasındakı fərq ondan ibarətdir ki, fırlanan top kosmosda sərbəstdir, giroskop isə xarici çubuqda yerləşən ciddi şəkildə sabitlənmiş nöqtələrdə fırlanır və yıxıldıqda fırlanmağa davam edə bilməsi üçün mühafizəyə malikdir.

Sizə lazım olacaq

• - iki örtükdən qalay qutular
• - bir parça laminat
• - elektrik lenti
• - qoz-fındıq 6 əd.
• - polad ox və ya dırnaq
• - plastilin
• - yapışqan
• - 2 bolt
• - qalın tel
• - qazma, fayl

Təlimatlar

1. Əlimizdəki bu hissələrlə rotoru yığmağa başlaya bilərik. Konserv qapaqlarının mərkəzində tam olaraq deşiklər açırıq, tercihen rotor oxunu düzəldəcəyimiz eyni dırnaqla. Sonra, plastilin istifadə edərək, qapağın üzərinə qoz-fındıqları bağlayırıq, altıdan çox qoya bilərsiniz, rotorun kənarındakı çəki onun fırlanma müddətini artıracaqdır.
2. Sonra oxu düzəldirik. Bunu etmək üçün, elektrikli qazmağı bir vitse ilə bərkidin, dırnağı başsız bərkidin və bir fayl ilə itiləyin. Bu şəkildə oxun itilənməsi oxun mərkəzinə mümkün qədər yaxın yerləşdiriləcəkdir. Hər iki tərəfdən itiləmək lazımdır.
3. Matkapdan kəskinləşdirilmiş oxu çıxarmadan, rotoru işlədəcək iplik üçün bir yiv açacağıq. Qapağı qoz-fındıq ilə yapışqan istifadə edərək oxa bağlayırıq, lakin çox tez sərtləşən birini istifadə etməyin. Poxipol yaxşı işləyir. Fındıqları eyni yapışqan ilə örtün.
4. İndi ən vacib şey tarazlıqdır. Yapışqan quruyarkən, çəkiləri qapağın kənarı boyunca mükəmməl şəkildə yerləşdirmək lazımdır. Qazmağı (şaquli) işə salırıq, əgər fırlanan rotor bir istiqamətə vurursa, o zaman bəzi yüklər düzgün yerləşdirilməyib. Biz onu düzəldirik və yenidən cəhd edirik. Üstündən qoz-fındıqları yağlayın və ikinci qapaq ilə örtün. Rotorun kənarlarına elektrik lentini yapışdırırıq. Quruyaq. Rotorun özü hazırdır!
5. İki daha uzun boltu götürürük, onları bir vida ilə bağlayırıq və rotorun sabitlənəcəyi deliklər açırıq. İndi xarici bir çərçivə ilə tanış olmalıyıq. Laminatdan bir dairə kəsin. Əvvəlcədən onu kompasla çəkmək daha yaxşıdır. Dərhal 90 dərəcə bir açı ilə şaquli və üfüqi xətləri çəkin. İçəridə daha kiçik bir dairə kəsdik, ancaq rotor oraya uyğun olsun. Üfüqi xətlər boyunca bir-birinin əksinə olan boltlar üçün deliklər düzəldirik. Boltları vidalayırıq. Onların arasına giroskopumuzun oxunu yerləşdiririk. Eyni zamanda, onu çox sıx bağlaya bilməzsiniz, əks halda sürtünmə fırlanma sürətini azaldacaq və heç bir şey işləməyəcəkdir. Təxminən 1 mm səyahət buraxın, ancaq giroskopun boltlardan düşməməsi üçün. Boltları çubuğa yapışdırırıq ki, vibrasiya onları çərçivədən çıxarmasın.
6. Qalan yeganə şey qoruyucu quraşdırmaqdır. Qalın bir tel götürün və bir halqaya bükün. İşarələnmiş üfüqi xəttin yerində onu məhsulumuza yapışdırırıq. Giroskop hazırdır. İpi oxun ətrafına dolayırıq və kəskin şəkildə çəkərək funksionallığını yoxlayırıq.