Измерения

1. Включить прибор в сеть и прогреть в течение 10-15 минут.

2. Убедиться, что гироскоп может вращаться вокруг горизонтальной и вертикальной осей, гироскоп должен вращаться легко, без заметного сопротивления.

3. Уравновесить гироскоп. Для этого, перемещая противовес на рычаге гироскопа, добиться, чтобы при небольших вертикальных отклонениях, гироскоп возвращался к горизонтальному положению, заметить положение противовеса на рычаге, так как в дальнейшем отсчет плеча вращающего момента будет отсчитываться от этого положения (около 3 см деления).

4. Включать двигатель и дождаться установления постоянной скорости вращения. Сместить противовес на 0,5 – 1см от положения равновесия и нажать кнопку «сброс». В результате прецессии гироскопа включается счетчик времени и счетчик угла поворота. После поворота на угол 30⁰ нажать кнопку «стоп». Счетчики автоматически выключатся при повороте на угол 40⁰. Измерить скорость прецессии. Изменяя скорость от 1000 до 6000 оборотов в минуту проследить за изменением скорости прецессии.

Результаты свести в таблицу.

	1000	1500	2000	2500	3000	3500


Построить график зависимости скорости прецессии от угловой скорости вращения гироскопа.

5. При фиксированной скорости вращения гироскопа 3000 – 4000 оборотов в минуту измерить зависимость скорости прецессии от плеча груза, смещая его каждый раз на 5 мм от положения равновесия до конца шкалы в обе стороны. Свести данные в таблицу и построить график зависимости скорости прецессии от вращающего момента.

Δl мм	5	10	15	20	25	30


6. Из построенных графиков определить момент инерции гироскопа.

Примечание. Гироскоп может быть сбалансирован недостаточно точно – центр тяжести не совпадает с точкой пересечения осей вращения. Это приведет к заклиниванию вертикальной оси при некоторых углах поворота при вращающемся роторе. Поэтому при работе необходимо выбирать такие углы поворота, при которых заклинивание не происходит.

Контрольные вопросы

1. Что называется гироскопом?

2. Что называется моментом инерции? Что называется моментом импульса? Что называется моментом силы?

3. Как рассчитываются моменты инерции, импульса и силы?

4. Что такое прецессия гироскопа?

4. Колебательное движение

При колебательном движении тело периодически проходит через одну и ту же точку (состояние) двигаясь в противоположных направлениях. В простейшем случае такое движение возникает, если сила направлена против скорости и пропорциональна смещению

Движение, при котором смещение изменяется по синусоидальному закону, получило название гармонических колебаний. В общем случае колебательное движение может происходить по сложному закону. Однако, любую периодическую функцию можно представить в виде ряда Фурье, состоящего из гармоник – синусов или косинусов. Поэтому любое сложное периодическое движение может быть представлено как сумма гармонических.

Период колебаний равен

Кинетическая и потенциальная энергия соответственно равны

Нетрудно видеть, что кинетическая и потенциальная энергия переходят друг в друга, а максимальное их значение равно полной энергии

Уравнение, включающее силы трения решается относительно просто только в случае силы трения, пропорциональной скорости. В этом случае уравнение приобретает вид

а его решение

Величина , соответствующая уменьшению амплитуды за период получила название логарифмического декремента затухания колебаний.