Giroszkópos erők - studopediya

Hivatkozva az egyszerű tapasztalatok: teherszállító tengely AB hozzá egy kerék C (98. ábra). Bár a kerék nem sodorva, nincs nehéz, hogy a tengelyen a térben önkényesen. De ha a kerék nem csavart megpróbálja forgatni a tengelyt, például egy vízszintes síkban egy kis szögsebességgel vezet az érdekes hatása: a tengely hajlamos menekülni a kezét, és forgassa a függőleges síkban; cselekszik a kezében egy bizonyos erő, és (ábra. 98). Ez szükséges ahhoz, hogy kézzelfogható fizikai erőfeszítés, hogy a tengely forgó kerék a vízszintes síkban.

Tekintsük a hatások miatt kénytelen a giroszkóp forgási tengely részletesebben. Tegyük fel, hogy egy giroszkóp tengely erősíti U-alakú keret, amely körül forgatni lehet egy függőleges tengely OO „(ábra. 99). Egy ilyen giroszkóp általában nevezik, nem szabad - a tengely a vízszintes síkban és belőle nem lehet.

Szétcsavar giroszkóp körül körül szimmetriatengelye a nagy szögsebességgel (perdület L), és ennek forognak megerősített váz ott gyro egy függőleges tengely körül OO „egy bizonyos szögsebességgel ábrán látható. 99. A perdület L, így kap egy növekmény által nyújtandó a nyomaték M, alkalmazható a giroszkóp tengelye. M nyomatékot, annak viszont, létrehozott egy pár erők eredő kényszerítette a giroszkóp forgási tengelye és az hat a tengely része a keret. Newton harmadik törvénye tengely hat a váz az erők (ábra. 99). Ezeket az erőket nevezzük giroszkópos; hogy hozzon létre egy pörgettyűs pillanatban. A megjelenése zsiroszkópikus erők hívják giroszkópos hatás. Éppen ezek a giroszkópos erők úgy érezzük, próbálva a forgó tengely (ris.98).

Pörgettyűs pillanatban könnyen kiszámítható. Tegyük szerint az elemi elméletet, hogy

ahol - a tehetetlenségi nyomatéka a giroszkóp mintegy szimmetriatengelye körül, és - szögsebessége forgási. Ezután a pillanatban a külső erők, egyenlő a tengely

ahol - a szögsebessége nyomáskényszer (néha mondjuk kénytelen precesszió). A tengely része a csapágyak jár ellenkezőjét

Így, a giroszkóp tengely ábrán látható. 99 lesz nyomva felfelé a csapágy B és nyomást az alsó része a csapágy A.

Az irány az giroszkópos erők könnyen megtalálható a szabályok megfogalmazott NE Zhukovski: pörgettyűs erők hajlamosak, hogy összehangolja a giroszkóp perdület L az irányt a szögsebessége nyomáskényszer. Ez a szabály mutatható révén a készülék ábrán látható. 100.

giroszkóp tengelye rögzítve van a gyűrű, amely szabadon forog a ketrecben. Itt a klip körül forog egy függőleges tengely szögsebességgel (nyomáskényszer), és a gyűrű a giroszkóp forog tartót, amíg L irányban és fedésben. Ez a hatás az alapja a jelenség ismert magnetomechanikai - felmágnesezzük vasrudat, amikor forog a saját tengelye körül -, míg az elektron pörgetések tengelye mentén a rúd (Barnett tapasztalat).

Giroszkópos erők tapasztal csapágy tengely gyorsan forgó alkatrész, amikor fordult a gép (turbina hajón propeller a repülőgépen, stb.) A jelentős értékei a szögsebesség-gerjesztett precesszió és megfelelő rotációs valamint nagyméretű lendkerék, ezek az erők akár tönkre a csapágyakat. Vegyünk néhány példát megnyilvánulásai giroszkópos erők.

29. példa Könnyű Egyhajtóműves repülőgép jobb csavart tesz egy balra (ábra. 101). A giroszkóp nyomatékot a csapágyak és B a gépen test és hat ez annak érdekében, hogy összekapcsolják a saját forgástengelye a csavart (vektor) kénytelen precesszió tengely (vektor). A gép elindul, hogy hegyezi, és a pilóta „adni egy fogantyú a saját”, azaz lejjebb a liftet. Így a pillanatban a giroszkópos erők fogja kompenzálni a pillanatban a aerodinamikai erők.

30. példa Ha a pitching Jármű (a tat az orr és a hátsó), a forgórész-fordulatszám turbina vesz részt két mozgás: egy rotációs saját tengelye körül szögsebességgel rotációs egy vízszintes tengelye merőleges a turbina tengely, a szögsebesség (ábra 102). . Ebben az esetben a turbina tengely lesz nyomódnak, a teherbíró képességet fekvő vízszintes síkban. Amikor gördülő ezek az erők, valamint a giroszkópos pillanatban, rendszeresen változtassa meg irányát és okozhat „kígyózó” a hajó, ha nem túl nagy (például a vontatóhajó).

Tegyük fel, hogy a tömeg a turbina m = 3000 kg, a inerciasugara Rin = 0,5 m, a turbina fordulatszáma n = 3000 ford / perc, a maximális szögsebességet a hajótest a bólintó = 5 fok / s, távolság a csapágyak l = 2 m . a legnagyobb értéket a giroszkópos ható erő minden csapágy

Miután a helyettesítési számszerű adatok azt kapjuk, azaz mintegy 1 tonna.

31. példa giroszkópos erő okozhat úgynevezett oszcilláció „shimmy” jármű kerekei (ábra. 103) [V. Pavlov 1985]. Kerék tengelye körül forogva AA”szögsebességgel idején ütközés akadályt jelentett extra sebesség nyomáskényszer tengely körül síkjára merőleges az ábra. Amikor ez bekövetkezik, a pillanat pörgettyűs erők és a kerék elkezd forogni a tengelye körül BB”. Megszerzése szögsebessége forgási tengelye körül BB”, a kerék ismét forogni kezd merőleges tengely körül, hogy a rajz síkjára, deformáló a rugalmas felfüggesztés elemek és ez okozza az erőnek, hogy visszatérjen a kerék az eredeti függőleges helyzetbe. Továbbá, a helyzet ismétlődik. Ha a design a jármű nem különleges intézkedéseket okozott ingadozások „shimmy” vezethet abroncs meghibásodása a felni és a károk részeit rögzítéssel.

32. példa giroszkópikus hatást találkozunk és a kerékpározás (ábra. 104). Készítés, például jobbra, kerékpáros ösztönösen mozog a súlypont a test jobb, mintha húz egy kerékpárt. Merült nyomáskényszer kerékpár szögsebességgel megjelenéséhez vezet zsiroszkópikus erők a pillanatot. Ezen a ponton a hátsó kereket kell visszafizetni csapágyak mereven csatlakozik a kerethez. Első kerék is, mivel a keret tekintetében szabad forgását a kormányoszlop, az intézkedés alapján a giroszkópos pillanatban elkezd forogni az irányba, hogy szükségessé vált egy jobb kanyar a kerékpár. Gyakorlott kerékpárosok ilyen fordulatok, mint mondják, „nem kézzel”.

A kérdés, hogy az eredete a giroszkópos erők is megtekinthető egy másik nézőpontból. Feltételezhetjük, hogy a giroszkóp ábrán látható. 99. részt vesz a két egyidejű mozgások: a relatív elfordulás a saját tengelye körül szögsebességgel és egy hordozható, nyomáskényszer függőleges tengely körüli szögsebességgel. Így, az elemi tömeget. amely lehet törni giroszkóp lemez (kis köröket ábra. 56), meg kell tapasztalni Coriolis gyorsulás

Ezek a gyorsulások maximalizálhatjuk egy massza egy adott időpontban a függőleges a korong átmérője, és egyenlő a nulla tömegek, amelyek a vízszintes átmérője (ábra. 105).

A keret forgó szögsebességgel (ebben a keretben a giroszkóp tengelye van rögzítve) jár a tehetetlenségi a Coriolis-erő

Ezek az erők létrehozásához egy pillanatra, amely hajlamos arra, hogy forgassa a giroszkóp tengelyt úgy, hogy a vektor egy vonalban van. Moment kell ellensúlyozni nyomatékreakciót ható erők a giroszkóp tengely csapágyakat. Szerint a Newton harmadik, a tengely hatnak a csapágyak, és rajtuk keresztül a keret, amelyben a tengely rögzített, a giroszkópos erők. Ezért mondják, hogy a giroszkóp erők miatt a Coriolis-erők.

A előfordulása Coriolis erők könnyen demonstrálható, ha ahelyett, hogy a merevlemez (ábra. 105), hogy egy rugalmas gumi terelőlapot (ábra. 106). Amikor a tengely elfordul sodratlan lebeny a függőleges tengely körül a fül van hajlítva, miközben áthalad a függőleges helyzetbe, amint az ábrán. 106.