Гироскоп

Гиро – вращение, скопос – наблюдаю. Этот прибор изобрел Леон Фуко в 1852 г. Он позволяет обнаружить вращение Земли. Это указатель вращения.

Гироскопом называется быстро вращающееся симметричное массивное твердое тело, ось вращения которого может изменять свое направление в пространстве.

Рис.4. Схема гироскопа.

К гироскопам можно отнести:

Небесные тела, артиллерийский снаряд в полете (вращение ему дает нарезка ствола), ротор турбины, винт самолета и вертолета, юла.

Чтобы ось гироскопа могла свободно поворачиваться в пространстве гироскоп помещают в кольцах карданового подвеса. Позволяющего оси гироскопа АА занять любое положение в пространстве. Такой гироскоп имеет три степени свободы: он может совершать три независимых поворота вокруг осей АА, ВВ и DD, которые пересекаются в одной точке С, являющейся центром масс гироскопа.

Гироскоп обладает двумя замечательными свойствами. Первое свойство состоит в том, что его ось стремится устойчиво сохранить в пространстве приданное ей первоначальное направление.

Второе свойство гироскопа обнаруживается, когда на его ось АА начинает действовать пара сил, стремящихся повернуть гироскоп вокруг оси ВВ, а на самом деле он начинает поворачиваться вокруг оси DD, в направлении перпендикулярном этой силе (см. рис.4).Вращение оси гироскопа под действием момента внешних сил называется прецессией.

Оба эти свойства можно объяснить исходя из уравнения моментов

,

где и берутся относительно неподвижной точки С. Если момент внешних сил равен нулю, то гироскоп называется свободным. Для свободного гироскопа = 0 и следовательно .

Момент импульса свободного гироскопа сохраняется по величине и направлению. Следовательно, вместе с ним сохраняет свое положение в пространстве и ось гироскопа.

Рассмотрим случай, когда на гироскоп действует кратковременная сила. Тогда

, , , а это значит, что .