2014-02-09
458
Рассмотрим это явление на примере качалки (рис.5)
В качалке находится гироскоп. Пока гироскоп не вращается качалку легко 
Рис.5. Гироскоп в качалке.
раскачать. Пусть теперь гироскоп вращается, по качалке ударяют. Действие силы кратковременно, поэтому момент импульса гироскопа сохраняется 
, гироскоп сохраняет положение оси и качалку раскачать не удается.
На больших кораблях в трюме находится массивный маховик гироскоп, вращающийся вокруг вертикальной оси. Волны не могут раскачать корабль. Гироскоп сохраняет ось.
Свойство свободного гироскопа сохранять неизменным направление своей оси вращения используется для автоматического управления движением торпед, самолетов, судов, ракет и других аппаратов. Ось вращающегося гироскопа задает курс движения аппарата. При всяком отклонении и аппарата от курса (в следствии удара волн или действия порывов ветра) направление оси гироскопа в пространстве сохраняется (действие сил кратковременно). Значит, ось гироскопа вместе с кольцами карданового подвеса поворачивается относительно движущегося аппарата. Поворот колец карданового подвеса с помощью тех или иных приспособлений включает двигатели, приводящие в действие рули управления. Они и возвращают движение аппарата к заданному курсу.
|
|
|
Рассмотрим теперь случай, когда внешние силы действуют на ось гироскопа постоянно.
, 
Момент импульса 
получает приращение 
, причем параллельно 
. Момент пары сил 
направлен вдоль оси ВВ (рис.4), а параллельно ВВ. Момент импульса станет равным L1 = + . Направление 
совпадает с новым направлением оси гироскопа. Ось гироскопа прецессирует вокруг оси DD в горизонтальной плоскости. Найдем угловую скорость прецессии.
получив приращение повернулось на угол 
,
,
, но 
- угловая скорость прецессии.
С другой стороны
,
(7)
Чем массивнее гироскоп и чем быстрее он вращается, тем медленнее поворачивается его ось. Прецессию гироскопа можно продемонстрировать с помощью велосипедного
Рис.6. Прецессия.
колеса. Колесо подвешивают на длинном проволочном канате за наращенный конец оси. Оси колеса придается приблизительно горизонтальное положение. Колесо прецессирует вокруг вертикальной оси под действием собственного веса, а не опускается (рис.6).
Лекция 7
Колебания и волны.
Колебанием называется любое движение, любой физический процесс, характеризующийся ьой или иной степенью повторяемости.
Примеры: колебания груза на пружине, колебания струны, движение троллейбуса по маршруту, ежедневный приход на занятия и т.п.
По характеру временной зависимости колебания делятся на периодические и апериодические. Минимальный промежуток времени, по прошествии которого система возвращается в исходное положение и все ее параметры принимают исходные значения называется периодом.
|
|
|
Если Т = const, то колебания периодические, если Т ≠ const, то апериодические (не периодические). Колебательных процессов много: механические, электромагнитные, электромеханические и т.п. Природа этих процессов разная, а законы одни, все эти явления описываются единым математическим аппаратом, существует единая теория колебаний. Учение о колебаниях развили советские физики акад. Мандельштам и Папалекси в 30 годы.
