13,7 тыс подписчиков

Гироскоп - удивительное устройство. Как с ним можно экспериментировать

24 августа 202224 авг 2022

1283

3 мин

Гироскоп

Многие из вас слышали такое слово как гироскоп. Но что же это такое и какие опыты с ним можно проводить?

История создания:

Гироскоп был изобретен Ионном Боненбергером в 1817 году. Главной частью гироскопа был вращающийся массивный шар в кардановом подвесе (универсальная опора, которая позволяет закрепленному в ней предмету вращаться одновременно в нескольких плоскостях).

В 1832 году американец Уолтер Р. Джонсон придумал гироскоп с вращающимся диском.

В 1852 году французский ученый Жан Бернар Леон Фуко дополнительно усовершенствовал гироскоп и впервые использовал его по назначению (он показывал изменение направления относительно Земли), а также именно Фуко придумал название «гироскоп». Предыдущие изобретали называли его просто карданов подвес.

Во второй половине 19-го века впервые стали использовать электродвигатель для разгона и поддержания вращения гироскопа. И уже в 1880-х годах инженером Обри был впервые использован гироскоп для стабилизации курса торпеды.

Начиная с 20-го века свойства гироскопа стали широко использоваться и в современной технике:

- гироуспокоители – для придания устойчивости кораблям и самолетам во время движения;

- гирокомпасы – для определения направления движения;

- гирорулевые – для автоматического управления движения самолетов, судов, реактивных снарядов.

Проводимые эксперименты:

- для начала внимательно изучи устройство твоего гироскопа, скорее всего он выглядит очень похожим как на тот, что у меня в руках: внутри рамки находится диск, который следует хорошенько закрутить (для этого, как правило используется веревочка или специальный стержень);

- закрути гироскоп и поставь его на острие карандаша – удивительно, насколько он устойчив! Можно также попробовать поставить его себе на ладонь, на стол, на любую другую поверхность;

- обрати внимание, сначала наш гироскоп стоит вертикально, но через некоторое время, по мере замедления его вращения, он начинает наклоняться и вращаться по кругу (этого же эффекта можно достичь если во время вращения самостоятельно наклонить наш гироскоп) – это явление называется прецессия;

- а теперь попробуй установить гироскоп на веревочку. В том случае, если гироскоп был довольно сильно раскручен, а веревочка натянута, то он может удерживать равновесие на ней, как настоящий канатоходец. Попробуй наклонять веревочку и наблюдать за тем, как наш гироскоп продолжает удерживать ориентацию в пространстве (несмотря на то, что веревочка сильно наклонилась, наш гироскоп продолжает смотреть вверх);

Чему учит:

Простой механический гироскоп интересен тем, что он способен сохранять неизменное положение оси вращения сопротивляясь воздействию внешних сил.

На практике это означает, что как только мы хорошенько закрутим гироскоп и поставим его вертикально, то теперь даже если мы будем его поворачивать, наш диск будет оставаться в том же положении, как и его ось вращения (до тех пор, пока скорость вращения достаточно большая).

Интересные факты:

- существуют светящиеся гироскопы, которые во время движения светятся, а также демонстрируют различные цветовые узоры;

- благодаря гироскопам удерживают равновесие электрические самокаты сегвеи и гироскутеры;

- минимум три гироскопа используются в квадрокоптерах для обеспечения их устойчивого полета;

- во многих современных смартфонах используются гироскопы для определения их положения в пространстве (для некоторых приложений это важно);

- также гироскопы используются в различных джойстиках игровых приставок, например, PlayStation.