Každý objekt , ktorý môžete vidieť nasledujúce Newtonove zákony pohybu . Tieto slávne pravidlá patrí zistenie, že to vyžaduje vonkajšiu silu k urýchleniu objekt . Napríklad , ak zdvihnete pohár zo stola , sa použitia sily a zmenou hybnosti pohára z nuly na čokoľvek zvýšiť pohár vziať niečo na pitie . Môžete zdvihnúť a šálku stúpa . Ale tie isté zákony , aplikované na objekte pradenie , vytvoriť neočakávané správanie . To znamená , že gyroskopy reagovať na vonkajšie sily v prekvapivým spôsobom . Gyroskop
gyroskop je pradenie objekt, ktorý je symetrický okolo svojej osi otáčania . Basketbal na prste , valcovanie ceruzku na stôl , motocykel pneumatiky — to všetko sú gyroskopy . Newtonove pohybové zákony platia pre všetky malé časti gyroskop , takže pohyb je možné vypočítať tým , že sleduje, ako sa tempo každého malého prvku gyroskopu sa mení podľa sily pôsobiace na neho . Ale je tu oveľa jednoduchšie skratka nájsť pohybových rovníc , ktoré sa vzťahujú k celému pradenia tela naraz . Non – pradenie objekt zmení svoju hybnosť , keď je aplikovaná sila . Pradenie objekt zmení jeho krútiaci moment pri použití moment
Spinning Top
Gyroskopické pohyb je zvláštny prípad pohybu telesa – . Téma, ktoré bude trvať nejaký čas na prehliadku – ale tam je jednoduchý spôsob , ako predstaviť seba na niektoré zvláštnosti krútiaceho pohybu . Ak ste si hračku hore na svojom mieste , okamžite spadne . Ak máte točiť ten samý vrchol , bude pohybovať okolo stola na chvíľu , než spomaľuje a klesá . Gravity stále pôsobí na vrchole , ale pradenie zmení hornej odozvu na pôsobenie gravitačnej sily .
Angular Momentum a krútiaci moment
vĺčik pocit , že gravitačná sila , ale spin pridáva ďalší rozmer k pohybu .
pradenia objekt má moment hybnosti , ktorý ukazuje pozdĺž svojej osi . To bude držať , že moment hybnosti bezo zmeny , pokiaľ krútiaci moment pôsobí na neho . Krútiaci moment , je sila , ktorá pôsobí vo vzdialenosti od osi objektu pradenie. Ak sa os vrchole je zvisle gravitácia pôsobí na ťažisko vrchole , ktorý je priamo na osi . Neexistuje teda žiadny moment a moment hybnosti sa nezmení . Bez zmeny hybnosti znamená osi otáčania nepohybuje , tak , aby horná stále točí vo vzpriamenej polohe . Pri nedokonalosti núti hornej ku špičke trochu gravitácie nepodáva už priamo dole po osi . Ale je tu legrační vec , o moment : je v pravom uhle k sile . Takže keď top začne až ku končekom a gravitácia ťahá na tom , že nepodáva na vrchol cez – to spôsobí , že začať kymácení
Úspora hybnosti
< p . > prvý zákon Newtonov predpokladá myšlienku , že telo bude mať rovnakú dynamiku , pokiaľ zmenený iným force.The rovnakého druhu vec je pravda , pre spriadanie tela : telo bude držať jeho krútiaci moment , pokiaľ krútiaci moment zmení . Takže ak by ste mohli izolovať rotujúci objekt z vonkajšej sily , ktoré by mohli vyvíjať krútiaci moment , potom bude objekt držať jeho krútiaci moment v rovnakom smere . To je, ako gyroscopic nástroje fungujú . Sekcia pradenie je zatvorený v závese — mechanických väzieb, ktoré umožňujú gyroskopu voľne otáčať — a spin stále uberá rovnakým smerom . Takže ak kardanových gyro začína ukázal na východnej obzor , zostane ukazoval , že rovnakým spôsobom , bez ohľadu na zvraty v jej rámci .
Precession
Sledovanie vertikálne pozastavená , spinning kolesá pneumatika reagovať príťažlivosti je jedným z najzaujímavejších vizuálnych demonštrácie vplyvu vonkajšej sily na gyroskop . Videá z toho sú k dispozícii na internete , na takých miestach, ako je MIT otvorený kurz na valivý pohyb a gyroskopy . Ak pripojíte reťazec k jednému koncu osi jazdného pneumatiky a nechajte pokles pneumatiky , mali by ste očakávať , že spadnúť a visí z bodu pripojenia . Ale keď sa pneumatika otáča , sila pôsobí tiež ako krútiaci moment , a , ako bolo uvedené vyššie , namiesto toho , aby ťahom nadol , pôsobí v pravom uhle a vysiela pradenie pneumatiky okolo vo vzduchu . Tento návrh sa nazýva precesia , definovaná ako reakciu gyroskopu na externé sily .