ИЗУЧЕНИЕ ГИРОСКОПИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА
Лабораторная работа №3
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучение понятий внешних сил, момента импульса, момента инерции, закона динамики вращательного движения твердого тела, экспериментальное исследование закономерностей гироскопического эффекта, опытное определение полного момента инерции гироскопа. ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: гироскоп.
КРАТКАЯ ТЕОРИЯ Гироскопом называют массивное однородное твёрдое тело, вращающееся с большой угловой скоростью вокруг свободной оси, совпадающей с главной осью симметрии (ротор). Гироскоп называют уравновешенным (или свободным), если его центр масс остаётся неподвижным при любых изменениях ориентации его оси в пространстве (основным свойством свободного гироскопа является его способность сохранять неизменным направление оси ротора). Иначе говоря, центр масс совпадает с точкой опоры. Такой гироскоп называют гироскопом с одной закрепленной точкой.
Рассмотрим гироскоп с закрепленным центром масс (рис.1), Движение гироскопа описывается уравнением моментов (основного закона динамики вращательного движения):
где В случае свободного гироскопа, когда
где Если к оси гироскопа приложить внешнюю силу
Модуль угловой скорости вращения оси (прецессии) гироскопа:
Взаимная ориентация векторов
Поскольку вектор
|
(1)
- момент импульса гироскопа, 
- результирующий момент внешних сил, приложенных к нему.
, ось гироскопа сохраняет свою ориентацию в пространстве и вращается с постоянной угловой скоростью 
, поэтому момент импульса 
,
- момент инерции гироскопа относительно оси собственного вращения.
, например, переместить груз массы 
из положения равновесия в ту или иную сторону, как показано на рисунке, возникает момент силы 
совпадает по направлению с вектором 
(2)
(3)
определяется векторным произведением:
(4)
или 
