Порядок выполнения работы

1. Перед началом работы законспектируйте краткую теорию.

2. Внимательно изучите лабораторную установку. Сделайте схематический рисунок ее с указанием основных элементов.

Подготовка установки к работе

1. Установите установку на лабораторном столе.

2. Соедините гироскоп с блоком электронным.

3. Перед включением установки в сеть выключатель СЕТЬ расположенный на задней панели блока электронного должен находиться в положении «О».

4. Включить выключатель питания «СЕТЬ», расположенный на задней панели блока электронного. При этом должно включиться табло индикации.

Задание 1. Исследование зависимости угловой скорости вынужденной прецессии от угловой скорости гироскопа.

1. Снять противовес 10 с оси гироскопа, чтобы ось гироскопа располагалась горизонтально. В этом случае центр масс гироскопа будет находиться в начале координат О.

2. Зафиксировать винтом 13 положение вала.

3. Отпустив фиксирующие винты 3 при помощи регулировочных опор основания 1 по уровню 15 установить горизонтальное положение основания, после чего затянуть фиксирующие винты 3.

4. Отпустить фиксирующий винт 13.

5. Нажать кнопку "ПУСК/СТОП – СБРОС" и удерживать ее в течение 1-2 с (до появления на табло индикации надписи "(I)"). При помощи кнопок регулирования скорости вращения маховика гироскопа "ЧАСТОТА +" и "ЧАСТОТА –" установить частоту вращения 40...60 Гц. и, после разгона двигателя, убедиться в отсутствии прецессии.

6. Зафиксировать винтом 13 положение вала.

7. Если это необходимо, установить новое значение частоты вращения при помощи кнопок регулирования скорости вращения маховика гироскопа "ЧАСТОТА +" и "ЧАСТОТА –" (значение частоты вращения указывается преподавателем) и дождаться пока частота вращения двигателя достигнет установленной (значение установленной частоты равно значению измеренной частоты).

8. Установить противовес 10 на стержень 7 или 11, сдвинуть его вплотную к корпусу гироскопической системы 8 и закрепить фиксирующим винтом 9, создавая момент силы тяжести М. Величина этого момента сил определяется по формуле M = P∙l, где P = mg – заданный вес груза, l – значение расстояния груза от центра масс гироскопа. С помощью штангенциркуля измерить расстояние l₁ от боковой поверхности электродвигателя до дальней от него плоскости противовеса 10.

9. Установить гироскопический узел так, чтобы стержни 7, 11 находились в горизонтальном положении и, удерживая его, отпустить фиксирующий винт вала 13, после чего отпустить гироскопический узел и кратковременно нажать кнопку "ПУСК/СТОП – СБРОС" блока электронного.

10. При помощи табло определить скорость прецессии Ω₁.

11. Повторить измерения по пп. 8 – 10 при других значениях угловой скорости ω. Значение l₁ при этом не менять.

12. Построить график зависимости Ω(ω^-1). Определить из графика тангенс угла наклона. По формуле определить момент инерции гироскопа. Определить значения момента импульса гироскопа при различных величинах ω. Полученные данные записать в таблицу 1 отчета.

13. При необходимости повторить действия, предварительно переставив противовес на противоположный стержень, при этом направление прецессирования изменится на противоположное.

Задание 2. Исследование зависимости угловой скорости прецессии от величины момента внешних сил.

1. Установить заданное значение угловой скорости гироскопа, следуя пп. 4 – 7 задания 1.

2. Измерить значения Ω при различных значениях l (5-7 значений). Угловая скорость ω при этом не меняется. Полученные данные занести в таблицу 2 отчета.

3. По экспериментальным данным построить график зависимости Ω(l). Из графика определить тангенс угла наклона. По формуле

определить момент инерции гироскопа. Затем вычислить значение момента импульса гироскопа.

4. Сравнить значения момента импульса и момента инерции гироскопа, полученные в заданиях 1 и 2.

По окончании работы, выключить двигатель, для чего нажать кнопку "ПУСК/СТОП – СБРОС" и удерживать ее в течение 1-2 с (до появления на табло индикации надписи "(0)"), и потом выключить выключатель питания «СЕТЬ», расположенный на задней панели блока электронного. При этом должно выключиться табло индикации.

Примечание: 1) вследствие наличия люфтов в узлах установки при ее изготовлении или в процессе работы, возможно появление незначительных вибраций при некоторых частотах вращения маховика, вызывающих резонанс отдельных узлов установки. Рекомендуется на этих частотах работу не проводить; 2) установка предназначена для эксплуатации при частоте вращения вала двигателя гироскопа не более 100 Гц. При превышении данной частоты вращения возможны сбои при ее измерении.