Прецессия и нутация гироскопа - приложение, которое имитирует выполнение лабораторной работы по общей физике с целью исследования прецессии и нутации гироскопа и определение момента инерции.
Вращающийся вокруг своей оси диск, помимо своего вращательного движения, совершает движения, которые называют прецессией и нутацией, зависящие от того, действует ли внешняя сила и, следовательно, дополнительный крутящий момент, на его ось, а также от того, отклоняется ли из положения равновесия ось вращения диска, находившаяся до этого в положении равновесия. Период прецессии обратно пропорционален периоду вращения, а период нутации прямо пропорционален периоду вращения. Зависимость периода прецессии от периода вращения позволяет определить момент инерции вращающегося диска.
Особенности:
- 3D-визуализация в реальном времени
- Интерактивность
- Информационно-методическое сопровождение
- Интуитивно понятный интерфейс
- Гибкая система управления
Гироскопом называется быстровращающееся симметричное твердое тело, ось вращения которого может изменять свое направление в пространстве. Если к оси гироскопа приложена пара сил F 1 и F 2 , создающая момент M 12 , перпендикулярный к плоскости, в которой лежат силы, то, вопреки ожиданию, гироскоп поворачивается не вокруг оси x , перпендикулярной плоскости пары, а вокруг оси z , лежащей в этой плоскости и перпендикулярной к оси симметрии тела. Такое движение гироскопа называется прецессией. Но, согласно уравнению моментов, скорость изменения со временем вектора момента импульса равна вектору момента сил:. Таким образом, приращение момента импульса при прецессии определяется моментом сил, приложенных к оси.
Прецессия и нутация гироскопа:
Следует, однако, понимать, что ось вращения — не то же самое, что направление момента импульса; хотя момент импульса тела имеет свойство сохраняться в отсутствие внешних воздействий , вращение твёрдого тела может происходить либо вокруг этого вектора например, у тел, обладающих определённой симметрией , либо ось вращения будет постоянно менять своё направление. Наблюдать прецессию достаточно просто. Нужно запустить волчок и подождать, пока он начнёт замедляться. Первоначально ось вращения волчка вертикальна. Затем она постепенно отклоняется от вертикали и начинает описывать конус. Это движение, выполняемое помимо собственного вращения вокруг оси волчка, и называется прецессией оси волчка.
АСТРОНОМИЯ НА ПАЛЬЦАХ: ПРЕЦЕССИЯ:
В астрономии , осевая прецессии является гравитационно-индуцированным, медленно, и непрерывным изменением ориентации астрономического тела оси вращения. В частности, это может относиться к постепенному изменению ориентации оси вращения Земли в цикле примерно 25 года. Это похоже на прецессию волчка, когда ось показывает пару конусов, соединенных на вершинах. Прецессия Земли исторически называлась прецессией равноденствий , потому что точки равноденствия перемещались на запад по эклиптике относительно неподвижных звезд , противоположно ежегодному движению Солнца по эклиптике. Этот термин все еще используется в нетехнических обсуждениях, то есть когда отсутствует подробная математика.
Феномены гироскопических сил для жёсткого тела вращения:
Следует, однако, понимать, что ось вращения — не то же самое, что направление момента импульса; хотя момент импульса тела имеет свойство сохраняться в отсутствие внешних воздействий , вращение твёрдого тела может происходить либо вокруг этого вектора например, у тел, обладающих определённой симметрией , либо ось вращения будет постоянно менять своё направление. Наблюдать прецессию достаточно просто. Нужно запустить волчок и подождать, пока он начнёт замедляться. Первоначально ось вращения волчка вертикальна. Затем она постепенно отклоняется от вертикали и начинает описывать конус. Это движение, выполняемое помимо собственного вращения вокруг оси волчка, и называется прецессией оси волчка. Скорость прецессии и амплитуда нутации связаны со скоростью вращения тела изменяя параметры прецессии и нутации в случае, если есть возможность приложить силу к оси вращающегося тела, можно изменить скорость его вращения. Подобное движение совершает ось вращения Земли , что было отмечено Гиппархом как предварение равноденствий.
Рекомендуем ознакомиться: