Нэг өдөр би хоёр найзын, эсвэл найз охидын яриаг харлаа:

Х: Өө, чи мэднэ дээ, би шинэ ухаалаг утастай, бүр гироскоптой

Б: Аа тийм, би бас өөрөө татаж аваад гироскопыг нэг сар суулгасан

Х: Аан, чи гироскоп гэдэгт итгэлтэй байна уу?

Б: Тийм ээ, бүх ордны гироскоп.

Дэлхий дээрх ийм яриа хэлцлийн тоог багасгахын тулд бид гироскоп гэж юу болох, хэрхэн ажилладаг талаар олж мэдэхийг санал болгож байна.

Гироскоп: түүх, тодорхойлолт

Гироскоп нь эргэлтийн чөлөөт тэнхлэгтэй, суурилуулсан биеийн чиглэлийн өнцгийн өөрчлөлтөд хариу үйлдэл үзүүлэх чадвартай төхөөрөмж юм. Эргэх үед гироскоп нь байрлалаа өөрчлөгдөөгүй хэвээр хадгалдаг.

Энэ үг өөрөө грек хэлнээс гаралтай gyreuо– эргүүлэх ба скопео- ажиглах, ажиглах. Гироскоп гэдэг нэр томъёог анх нэвтрүүлсэн Жан Фуко 1852 онд, гэхдээ төхөөрөмжийг өмнө нь зохион бүтээсэн. Үүнийг Германы одон орон судлаач хийсэн Иоганн Боненбергер 1817 онд.

Эдгээр нь өндөр давтамжтайгаар эргэлддэг хатуу биетүүд юм. Гироскопын эргэлтийн тэнхлэг нь орон зайд чиглэлээ өөрчилж чаддаг. Эргэдэг их бууны сум, онгоцны сэнс, турбины ротор нь гироскоп шинж чанартай байдаг.

Гироскопын хамгийн энгийн жишээ бол дээдэсвэл бидний сайн мэдэх хүүхдийн тоглоомын ээрэх топ. Тодорхой тэнхлэгийг тойрон эргэлдэж буй бие, хэрэв гироскопод ямар нэгэн гадны хүч, эдгээр хүчний моментууд үйлчилдэггүй бол орон зайд байр сууриа хадгалдаг. Үүний зэрэгцээ гироскоп нь тогтвортой бөгөөд гадны хүчний нөлөөллийг тэсвэрлэх чадвартай бөгөөд энэ нь түүний эргэлтийн хурдаар тодорхойлогддог.

Жишээлбэл, хэрэв бид ээрэх оройг хурдан эргүүлж, дараа нь түлхэж байвал энэ нь унахгүй, харин эргэлдэж байх болно. Оройн хурд нь тодорхой утга хүртэл буурах үед прецесс эхэлнэ - эргэлтийн тэнхлэг нь конусыг дүрсэлж, дээд хэсгийн өнцгийн импульс нь орон зайд чиглэлээ өөрчлөх үзэгдэл юм.

Гироскопийн төрлүүд

Гироскопийн олон төрөл байдаг: хоёрТэгээд гурван градус(чөлөөний зэрэг эсвэл эргэлтийн боломжит тэнхлэгээр тусгаарлах), механик, лазерТэгээд оптикгироскопууд (үйл ажиллагааны зарчимд үндэслэн тусгаарлах).

Хамгийн нийтлэг жишээг харцгаая - механик эргэлтэт гироскоп. Үндсэндээ энэ нь босоо тэнхлэгийг тойрон эргэдэг дээд хэсэг бөгөөд энэ нь хэвтээ тэнхлэгийг тойрон эргэлдэж, эргээд гурав дахь тэнхлэгийг тойрон эргэлддэг өөр хүрээнд бэхлэгдсэн байдаг. Бид оройг хэрхэн эргүүлэхээс үл хамааран энэ нь үргэлж босоо байрлалтай байх болно.

Гироскопын хэрэглээ

Тэдний шинж чанараас шалтгаалан гироскопыг өргөн ашигладаг. Эдгээрийг сансрын хөлгийн тогтворжуулах систем, хөлөг онгоц, нисэх онгоцны навигацийн систем, хөдөлгөөнт төхөөрөмж, тоглоомын консол, мөн симулятор болгон ашигладаг.

Ийм төхөөрөмж орчин үеийн загварт хэрхэн нийцэж болохыг би гайхаж байна гар утастэгээд яагаад тэнд хэрэгтэй байна вэ? Баримт нь гироскоп нь төхөөрөмжийн орон зай дахь байрлалыг тодорхойлж, хазайлтын өнцгийг олоход тусалдаг. Мэдээжийн хэрэг, гар утас нь шууд эргэдэг дээд хэсэггүй, гироскоп нь микроэлектроник болон микромеханик бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулсан микроэлектромеханик систем (MEMS) юм.

Энэ нь практикт хэрхэн хэрэгждэг вэ? Та дуртай тоглоомоо тоглож байна гэж төсөөлөөд үз дээ. Жишээлбэл, уралдаан. Виртуал машины жолооны хүрдийг эргүүлэхийн тулд та ямар ч товчлуур дарах шаардлагагүй, гартаа байгаа гаджетынхаа байрлалыг өөрчлөхөд л хангалттай.

Таны харж байгаагаар гироскоп бол гайхалтай төхөөрөмж юм ашигтай шинж чанарууд. Хэрэв та гадны хүчний талбарт гироскопын хөдөлгөөнийг тооцоолох асуудлыг шийдэх шаардлагатай бол үүнийг хурдан бөгөөд үр дүнтэй даван туулахад туслах оюутны үйлчилгээний мэргэжилтнүүдтэй холбоо бариарай!

Механик гироскоп нь тийм ч төвөгтэй төхөөрөмж биш боловч түүний ажиллагаа нь үнэхээр үзэсгэлэнтэй юм. Эрдэмтэд түүний шинж чанарыг хоёр зуу гаруй жилийн турш судалж байна. Практик хэрэглээ нь аль эрт олдсон тул сэдвийг хаах ёстой тул бүх зүйлийг судалсан гэж бодох болно.

Гэхдээ гироскоп ажиллахад нэг чиглэлд эсвэл тодорхой хавтгайд эргэхэд жин нь өөрчлөгддөг гэж хэлэхээс залхдаггүй урам зоригтой хүмүүс байдаг. Түүгээр ч барахгүй, гироскоп таталцлыг даван туулж байгаа мэт дүгнэлтүүд сонсогддог. Эсвэл таталцлын сүүдрийн бүс гэж нэрлэгддэг хэсгийг бүрдүүлдэг. Эцэст нь хэлэхэд, гироскопын эргэлтийн хурд тодорхой эгзэгтэй утгаас хэтэрсэн тохиолдолд энэ төхөөрөмж сөрөг жинтэй болж, дэлхийгээс нисч эхэлдэг гэж хүмүүс хэлдэг.

Бид юутай харьцаж байна вэ? Соёл иргэншилд нээлт хийх боломж эсвэл псевдо-шинжлэх ухааны төөрөгдөл үү?

Онолын хувьд жинг өөрчлөх боломжтой боловч ийм өндөр хурдтай үед үүнийг ердийн нөхцөлд туршилтаар турших боломжгүй юм. Гэхдээ дэлхийн таталцлыг хэдхэн мянган минутын эргэлтийн хурдаар даван туулахыг харсан гэж ярьдаг хүмүүс байдаг. Энэхүү туршилт нь энэхүү таамаглалыг шалгахад зориулагдсан болно.

Хамгийн энгийн гар хийцийн гироскопийн шинж чанарууд.

Хүн бүр гироскоп угсарч чаддаггүй. Авто роллер нь 1 кг-аас дээш жинтэй гироскоп угсарсан. Хамгийн их эргэлтийн хурд 5000 эрг / мин. Хэрэв жингийн өөрчлөлтийн нөлөө үнэхээр байгаа бол энэ нь хөшүүргийн жин дээр мэдэгдэхүйц байх болно. Нугасны үрэлтийг харгалзан тэдгээрийн нарийвчлал нь 1 г дотор байна.

Туршилтаа эхэлцгээе.

Эхлээд тэнцвэртэй гироскопыг эргүүлье хэвтээ хавтгайцагийн зүүний дагуу. Эргэдэг нисдэг дугуй нь хэзээ ч бүрэн тэнцвэрждэггүй, учир нь үүнийг төгс тэнцвэржүүлж чадахгүй. Тиймээ, хамгийн тохиромжтой холхивч байхгүй.

Тэнцвэрийн цацрагт шилждэг тэнхлэгийн болон радиаль чичиргээ хаанаас гардаг вэ? Жингээ хасах эсвэл жин нэмэхэд юу нөлөөлж болох вэ? Эргэлтийн чиглэл нь үүрэг гүйцэтгэдэг гэсэн онолыг шалгахын тулд нисдэг дугуйг нөгөө чиглэлд эргүүлэхийг оролдъё. гол үүрэгтаталцлын хиртэлтэд. Гэхдээ гайхамшиг хэзээ ч тохиолдохгүй юм шиг санагддаг.

Хэрэв та гироскопыг босоо хавтгайд өлгөж эргүүлбэл юу болох вэ? Гэхдээ энэ тохиолдолд ч жинлүүр дээр ямар ч өөрчлөлт гарахгүй.

Албадан давшилт.

Магадгүй сургууль эсвэл дээд сургуульд албадан давшилтыг харуулах ийм тохиргоог танд үзүүлсэн байх. Хэрэв та гироскопыг жишээлбэл босоо хавтгайд цагийн зүүний дагуу эргүүлж, дараа нь цагийн зүүний дагуу дахин эргүүлбэл, хэрэв та дээрээс харвал хэвтээ хавтгайд байвал энэ нь хөөрч байх шиг байна. Ийнхүү гадны нөлөөнд хариу үйлдэл үзүүлж, эргэлтийнхээ тэнхлэг, чиглэлийг шинэ хавтгайд эргүүлэх тэнхлэг, чиглэлтэй хослуулахыг эрмэлздэг.

Энэ сэдэвтэй гэнэт таарсан зарим хүмүүс энэ үйл явцын талаар буруу ойлголттой болдог. Механик гироскопыг хоёр дахь хавтгайд хүчээр эргүүлбэл хөөрч, улмаар шинэлэг хөдөлгүүр бий болох боломжтой юм шиг санагддаг. Үүний зэрэгцээ энд гироскоп нь зөвхөн эргэлдэх тавцангаас түлхэгдэн босдог бөгөөд энэ нь эргээд ширээнээс түлхэгддэг. Тэг таталцлын үед ийм бүтцийн нийт импульс тэг болно.

Энэхүү гар хийцийн бүтээгдэхүүн нь юуны түрүүнд бага насны хүүхдүүдэд сонирхолтой байх болно. Ялангуяа та үүнийг нийлүүлбэл. Ерөнхийдөө хиймэл материалаар эргэдэг гироскоп хийх нь хөгжилтэй, ашигтай байх сайхан арга юм чөлөөт цаг. Бүхэл бүтэн бүтэц нь харагдахуйц нарийн төвөгтэй хэдий ч үүнийг хийх нь маш энгийн, учир нь үнэндээ гироскоп бол ердийн орой бөгөөд зөвхөн "нууц" юм.

Гэсэн хэдий ч гироскопын ажиллах зарчим нь маш энгийн: нисдэг дугуй нь тэнхлэгээ цагийн зүүний дагуу эргэдэг бөгөөд энэ нь эргээд цагирагтай холбогдож, хэвтээ хавтгайд эргэлтийн хөдөлгөөн хийдэг. Энэ цагираг нь гурав дахь тэнхлэгийг тойрон эргэлддэг өөр цагирагт хатуу бэхлэгдсэн байна. Энэ бол бүх нууц юм.

Эргэдэг механик гироскоп үйлдвэрлэх үйл явц

-аас хуванцар хоолойижил өргөнтэй хоёр цагиргийг хайчилж ав. Та мөн холхивч хэрэгтэй бөгөөд үүнийг эргүүлэхгүйн тулд супер цавуугаар бүрэх хэрэгтэй. Бид модон "шахмал" -ыг дотоод цагираг руу шахаж, төв хэсэгт нь үзүүртэй металл бариулын нүхийг өрөмдөх хэрэгтэй.

Бид савааны нэг ирмэг дээр хуванцар хоолой тавьдаг (та зээлж болно бал үзэг). Бид саваа хуванцар цагирагт хоёр цооног өрөмдөж, холхивчийн эргэдэг тэнхлэгт том диаметртэй металл хоолойг ашиглан холбоно (та телескоп антенны хэсгүүдийг ашиглаж болно).

Гэрийн гироскоп

Гироскоп(эртний Грекийн юпо "дугуй эргэлт" ба okopew "харах" гэсэн үгнээс) - хурдан эргэдэг. хатуу, ижил нэртэй төхөөрөмжийн суурь нь ихэвчлэн эргэлтийн момент (өнцгийн импульс) хадгалагдах хуульд үндэслэсэн инерцийн координатын системтэй холбоотой биеийн чиг баримжаагийн өнцгийн өөрчлөлтийг хэмжих чадвартай.

"Гироскоп" гэдэг нэр болон энэ төхөөрөмжийн ажлын хувилбарыг 1852 онд Францчууд зохион бүтээжээ. эрдэмтэн ЖанФуко.

Механик гироскопуудын дунд энэ нь ялгардаг эргэлтэт гироскоп- эргэлтийн тэнхлэг нь орон зайд чиг баримжаагаа өөрчлөх чадвартай, хурдан эргэдэг хатуу биет. Энэ тохиолдолд гироскопын эргэлтийн хурд нь түүний эргэлтийн тэнхлэгийн эргэлтийн хурдаас ихээхэн давсан байна. Ийм гироскопын гол шинж чанар нь гадны хүчний моментуудын нөлөөлөл байхгүй тохиолдолд орон зайд эргэлтийн тэнхлэгийн тогтмол чиглэлийг хадгалах чадвар юм.

Гироскоп хийхийн тулд бидэнд дараахь зүйлс хэрэгтэй болно.

1. Ламинатын хэсэг;
2. Доод 2 ширхэг. лаазнаас;
3. Ган саваа;
4. Хуванцар;
5. Самар ба/эсвэл жин;
6. Хоёр эрэг;
7. Утас (зузаан зэс);
8. Poxypol (эсвэл бусад хатууруулах цавуу);
9. Цахилгаан соронзон хальс;
10. Threads (эхлэх болон өөр зүйлд зориулагдсан);
11. Мөн багаж хэрэгсэл: хөрөө, халив, гол гэх мэт...

Ерөнхий санааг зураг дээр тодорхой харуулав.

Эхэлцгээе:

1) Бид ламинатыг аваад түүнээс 8 булангийн хүрээ хайчилж авав (зураг дээр энэ нь 6 булантай). Дараа нь бид 4 цооног өрөмдөнө: 2 (төгсгөлд нь) урд талд, 2 хөндлөн (төгсгөлд нь ижил), зургийг үзнэ үү. Одоо утсыг цагираг болгон нугалж үзье (утасны диаметр нь хүрээний диаметртэй ойролцоогоор тэнцүү байна). 2 эрэг (боолт) аваад төгсгөлд нь нугас эсвэл голоор цоолбор хийцгээе (хамгийн муу тохиолдолд та өрөмөөр өрөмдөж болно).

2) Цуглуулах хэрэгтэй үндсэн хэсэг- ротор. Үүнийг хийхийн тулд лаазнаас хоёр ёроолыг авч, голд нь нүх гарга. Нүхний диаметр нь тэнхлэгийн бариултай тохирч байх ёстой (бид үүнийг тэнд оруулах болно). Тэнхлэгийн саваа хийхийн тулд хадаас эсвэл урт боолтыг авч, үзүүрийг нь хурцалж байх ёстой. Тохирлыг илүү сайн болгохын тулд савааг өрөмд хийж, файл эсвэл машин дээрх шиг хурцалж болно. whetstone 2 талаас. Үүн дээр утсаар ороох ховил хийх нь сайхан байх болно. Бид дискний аль нэг дээр хуванцарыг тарааж, самар, туухайг дүүргэнэ (хэрэв та ган цагирагтай бол энэ нь илүү дээр юм). Одоо бид хоёр дискийг (сэндвич шиг) холбож, тэнхлэгийн саваагаар цооногоор цоолно. Бид бүх зүйлийг Poxypol (эсвэл бусад цавуугаар) тосолж, ротороо өрөмдлөгт хийж, Poxypol хатуурах үед бид дискийг голлон байрлуулна (энэ нь ажлын хамгийн чухал хэсэг юм). Тэнцвэр төгс байх ёстой.

3) Бид зургийн дагуу угсардаг, роторын дээш доош чөлөөтэй хөдөлгөөн нь хамгийн бага байх ёстой (та үүнийг мэдэрч чадна, гэхдээ бага зэрэг).

Механик гироскопуудялгаатай. Эргэдэг гироскоп нь ялангуяа сонирхолтой юм. Түүний мөн чанар нь тэнхлэгээ тойрон эргэлдэж буй бие нь тэнхлэгийн чиглэлийг өөрөө өөрчилж чаддаг ч орон зайд нэлээд тогтвортой байдагт оршино. Тэнхлэгийн эргэлтийн хурд нь гироскопын ирмэгийн эргэлтийн хурдаас хамаагүй бага байна. Гироскопыг эргүүлэх нь шалан дээр эргэдэг оройг хөдөлгөхтэй адил юм. Спиннинг топ болон гироскоп хоёрын ялгаа нь эргэдэг орой нь орон зайд чөлөөтэй байдаг бол гироскоп нь гадна талын бааранд байрлах хатуу тогтсон цэгүүдээр эргэлддэг бөгөөд унасан тохиолдолд үргэлжлүүлэн эргэлдэж чадах хамгаалалттай байдаг.

Танд хэрэгтэй болно

• -аас хоёр хавтас цагаан тугалга лааз
• - ламинатны хэсэг
• - цахилгаан соронзон хальс
• - самар 6 ширхэг.
• - ган тэнхлэг эсвэл хадаас
• - хуванцар
• - цавуу
• - 2 боолт
• - зузаан утас
• - өрөм, файл

Заавар

1. Эдгээр хэсгүүдийг гартаа авснаар бид роторыг угсарч эхэлнэ. Бид лаазны тагны голд нүх гаргадаг бөгөөд роторын тэнхлэгийг хийх хадаастай ижил хадаасаар нүх гаргадаг. Дараа нь plasticine ашиглан бид таган дээр самар бэхлээрэй, та зургаагаас илүүг тавьж болно, роторын ирмэгийн дагуух жин нь эргэлдэх хугацааг нэмэгдүүлнэ.
2. Дараа нь бид тэнхлэгийг хийдэг. Үүнийг хийхийн тулд цахилгаан өрөмийг доод хэсэгт бэхэлж, толгойгүй хадаасыг чангалж, файлаар хурцлана. Ингэснээр тэнхлэгийн хурц үзүүрийг тэнхлэгийн төвд аль болох ойрхон байрлуулна. Энэ нь хоёр талдаа хурцлах шаардлагатай.
3. Өрөмдлөгөөс хурц үзүүртэй тэнхлэгийг салгахгүйгээр бид роторыг ажиллуулах утаснуудад ховил хийнэ. Бид цавуу ашиглан тэнхлэгт самартай тагийг холбодог, гэхдээ хэтэрхий хурдан хатуурдаг нэгийг бүү ашигла. Poxipol сайн ажилладаг. Самарыг ижил цавуугаар бүрхэнэ.
4. Одоо хамгийн чухал зүйл бол тэнцвэржүүлэх явдал юм. Цавууг хатааж байх үед та жинг тагны ирмэг дээр төгс байрлуулах хэрэгтэй. Бид өрөмдлөгийг (босоо) асаана, хэрэв эргэдэг ротор нэг чиглэлд цохивол зарим ачааллыг зөв байрлуулаагүй болно. Бид үүнийг засаад дахин оролдоно уу. Дээрээс нь самар тосолж, хоёр дахь тагийг нь таглана. Бид роторын ирмэг дээр цахилгаан соронзон хальсыг наа. Үүнийг хатаацгаая. Ротор өөрөө бэлэн боллоо!
5. Бид хоёр урт боолтыг авч, тэдгээрийг бэхэлгээнд хийж, роторыг бэхлэх нүхийг нүхлэнэ. Одоо бид гаднах хүрээтэй болох хэрэгтэй. Ламинатаас тойрог хайчилж ав. Урьдчилан луужингаар зурах нь дээр. Нэн даруй босоо болон хэвтээ шугамыг 90 градусын өнцгөөр зур. Дотор нь бид жижиг тойрог хайчилж авав, гэхдээ ротор нь тэнд таарах болно. Хэвтээ шугамын дагуу бид боолтыг бие биенийхээ эсрэг талд нүх гаргадаг. Бид боолтыг шургуулдаг. Тэдний хооронд бид гироскопын тэнхлэгийг байрлуулдаг. Үүний зэрэгцээ та үүнийг хэтэрхий чанга чангалж чадахгүй, эс тэгвээс үрэлт нь эргэлтийн хурдыг бууруулж, юу ч ажиллахгүй. Ойролцоогоор 1 мм зай үлдээгээрэй, гэхдээ гироскоп нь боолтноос унахгүй. Бид боолтыг бааранд нааж, чичиргээ нь хүрээнээс салгахгүй.
6. Зөвхөн хамгаалалт суурилуулах л үлдлээ. Зузаан утсыг аваад цагираг болгон нугалав. Тэмдэглэгдсэн хэвтээ шугамын байршилд бид үүнийг бүтээгдэхүүндээ хавсаргана. Гироскоп бэлэн боллоо. Бид утсыг тэнхлэгийн эргэн тойронд ороож, огцом татаж, түүний ажиллагааг шалгана.