Un giroscopio è un oggetto rotante che è simmetrico attorno al suo asse di rotazione . Un basket su un dito , un rotolamento matita su un tavolo , un pneumatico moto --- questi sono tutti i giroscopi . Leggi del moto di Newton si applicano a ogni piccola parte di un giroscopio , in modo che il movimento potrebbe essere calcolati osservando come la quantità di moto di ogni più piccolo elemento del giroscopio è cambiato dalla forza che agisce su di esso . Ma c'è un collegamento molto più facile trovare le equazioni del moto che si applicano a tutto il corpo di filatura in una sola volta . Un oggetto non rotante cambierà la sua quantità di moto quando viene applicata una forza . Un oggetto rotante cambierà il suo momento angolare quando viene applicata una coppia
A Trottola
moto giroscopico è un caso particolare di moto del corpo rigido - . Un argomento che potrebbe richiedere un certo tempo per esplorare - ma c'è un modo semplice per presentarsi ad alcune delle peculiarità di movimento giroscopico. Se si inserisce un top giocattolo sul suo punto , cade subito sopra . Se si gira la stessa cima , si vagare intorno al tavolo per un po ' , prima di rallentare e cadere . Gravità agisce ancora in alto , ma la filatura cambia la risposta del superiore alla forza di gravità .
Momento angolare e coppia
cime
Spinning sentono la forza di gravità , ma lo spin aggiunge un'altra dimensione al movimento .
un oggetto rotante ha un momento angolare che punti lungo il suo asse . Manterrà che momento angolare invariato , a meno che una coppia agisce su di esso . Una coppia è una forza applicata ad una distanza dall'asse di un oggetto rotante . Se l'asse superiore è perfettamente verticale , la gravità agisce sul centro di massa della parte superiore , che si trova proprio sull'asse . Quindi non c'è una coppia e il momento angolare non cambierà . Momento angolare Invariato significa che l'asse di rotazione non si muove , così la parte superiore continua a girare in posizione verticale . Quando imperfezioni costringono la cima a punta un po ' , la gravità non tira proprio giù l'asse più. Ma c'è una cosa divertente di coppia : è ad angolo retto rispetto alla forza . Così, quando un alto non inizia a punta e la gravità tira su di esso , non tira in alto sopra - che causa l'avvio barcollando
Risparmio Angular Momentum
prima legge di Newton presuppone l'idea che un corpo manterrà la stessa quantità di moto se non modificata da un altro force.The stessa cosa è vera per la filatura corpi : un corpo a mantenere il suo momento angolare a meno che una coppia cambia . Quindi, se si potesse isolare un oggetto rotante da forze esterne che potrebbero esercitare una coppia , allora l'oggetto manterrà il suo momento angolare nella stessa direzione . Ecco come funzionano gli strumenti giroscopici . Una sezione di filatura è racchiuso in sospensione cardanica --- collegamenti meccanici che consentono la rotazione giroscopio liberamente --- e lo spin continua ad andare nella stessa direzione . Quindi, se un giroscopio gimballed inizia puntato verso l'orizzonte orientale , rimarrà punte che allo stesso modo , indipendentemente dalle curve e tornanti sul suo telaio .
Precessione
Watching una sospensione verticale , gomma della bicicletta spinning reagire attrazione gravitazionale è una delle dimostrazioni visive più convincenti degli effetti della forza esterna su un giroscopio . Video di questo sono disponibili su Internet , in luoghi come il corso aperto MIT sulla moto di rollio e giroscopi . Se si collega una stringa ad una estremità dell'asse di una ruota di bicicletta , e poi lasciare che il calo degli pneumatici , ci si aspetta la caduta verso il basso e appendere dal punto di attacco . Ma quando il pneumatico è in rotazione , la forza agisce anche come una coppia e , come detto sopra , invece di tirare verso il basso , agisce perpendicolarmente e invia la filatura ruota intorno a mezz'aria . Tale movimento è chiamato precessione , definita come la risposta di un giroscopio ad una forza esterna .