Учебный прибор для демонстрации прецессии гироскопа Советский патент 1985 года по МПК G09B23/08 

со

00 4

I

Изобретение относится к учебным приборам по механике и физике, а именно к приборам, предназначенным для демонстрации изменяемой по направлению и ПС величине скорости прецессии гироскопа.

Известен прибор, содержащий уравновешенный гироскоп с тремя степенями свободы , демонстрирующий основные свойства гироскопов, 3 частности прецессию, вызываемую действием на ось гироскопа пары сил с постоянным моментом путем воздействия постоянной силы веса съемного груза, подвешиваемого к внутреннему кольцу карданового подвеса гироскопа lj .

Однако данный прибор не позволяет менять направление и скорость прецессии гироскопа.

Наиболее близким по технической сущности Идостигаемому результату к предлагаемому является крупногабаритный демонстрационный гироскоп .типа ТМ-20, обеспечивающий демонстрацию прецессии гироскопа, содержащий установленный на стойке основания кардановый подвес, состоящий из наружного и внутреннего колец, и связанную с внутренним кольцом ось с установленным на ней ротором з.

. Известный учебньй прибор для демонстрации прецессии гироскопа не обеспечивает демонстрацию изменения по направлению и величине скорости прецессии.

Цель изобретения - расширение демонстрационных возможностей путем обеспечения изменения по направлению и непрерывного по величине скорости прецессии.

Пodтaвлeннaя цель достигается тем, что учебный прибор для демонстрации прецессии гироскопа имеет два располо/кенных с каждойстороны оси ротора электромагнита, связанных посредством кронштейнов с наружным кольцом, и электрически соединенные через тумблер и реостат с электромагнитами токосъемные кольца, установленные на стойке, и световые индикаторы степени прецессии

На чертеже .пена конструктивная схема учебного прибора для демонстрации прецессии гироскопа.

Учебный прибор для демонстрации прецессии гироскопа содержит уста19842

новленный на стойке 1 основания 2 кардановый подвес, состоящий из наружного 3 и внутреннего А колец, и связанную с внутренним кольцом 4 5 ось 5 с установленным на ней ротором 6. С каждой стороны оси 5 ротора 6 расположен электромагнит 7, связанньпЧ посредством кронштейна 8 с наружным кольцом 3. На стойке 1

10 установлены токосъемные кольца 9,

электрически соединенные через тумблер 10 и реостат 11 с каждым электромагнитом 7 и источником тока (не показан). Цепь каждого электромагнита 7 имеет световой индикатор 12.

Прибор работает следующим образом.

Электромагниты 7 отводятся от

20 концов оси J ротора 6, ось 5 ротора 6 устанавливается в произвольное положение, отличное от вертикального. При помощи нити, предварительно намотанной на ось ротора, или электродвигателем (не показан) сообщают ротору быстрое вращение вокруг собственной оси.

Премещают поступательно или произвольно вращают основание 2 гироJQ скопа, при этом ось 5 быстровращающегося ротора 6 уравновешенного трехстепенного гироскопа сохраняет свое первоначальное направление. При ударе по наружному 3 или внутреннему 4 кольцу карданового подвеса ось ротора 6 мелко и довольно быстро дрожит (нутационные колебания). Ось ротора при этом заметным образом не отклоняется от своего первоначального положения, демонстрируя устойчивость оси свободного гироскопа к ударным нагрузкам.

Для демонстрации прецессии гироскопа под действием переменного момента внешних сил, а также изменения ее направления и плавного изменения величины скорости прецессии устанавливают ось 5 быстровращающегося ротора в горизонтальном, электромагниты 7 в вертикальном положении у концов оси ротора, исключая при этом касания магнитами 7 наружного кольца 3 карданового подвеса. После подключения с помощью тумблера 10 одного

из электромагнитов 7 к источнику питания постоянным током (на что указывает свечение соответствующей индикаторной лампочки 12) электромагнит 7, взаимодействуя с внутренним кольцом 4 карданового подвеса, создает момент, действующий на ось 5 ротора. При этом гироскоп прецессирует. Плавное изменение реостатом 11 силы тока, наблюдаемое по интенсивности свечения светового индикатора 12, позволяет демонстрировать непрерывное изменение величины скорости прецессии. При уменьшении силы тока в электромагните до нуля-прецессия прекращается, световой индикатор 12 гаснет.

При переключении тумблером питани на второй электромагнит 7, установленный у противоположного конца оси 5 ротора, на ротор действует момент противоположного знака, вследствие чего изменяется направление прецассии гироскопа на противоположное. Скорость прецессии при этом пропорциональна силе тока в цепи ь горого электромагнита.

Таким образом, возможно демонстрирование непрерывного изменения величины скорости, прецессии в процессе движения гироскопа и ее направления.

Предлагаемый прибор позволяет более наглядно и эффективно демонстрировать основные свойства трехстепенного уравновешенного гироскопа, расширяет демонстрационные, возможности свободных гироскопов путем демонстрации в процессе движения гироскопа и под действием переменного момента внешних сил, изменения направления и непрерьшного изменения величины скорости прецессии, что способствует более глубокому пониманию и усвоению законов механики, в частности основных свойств гироскопов и гироскопических приборов, объединенных под названием гироскопические явления.

УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ПРЕЦЕССИИ ГИРОСКОПА, содержащий установленный на стойке основания кардановый подвес, состоящий из наружного и внутреннего колец, и связанную с внутренним кольцом ось с установленным на-ней ротором, отличающийся тем, что, с целью расширения демонстрационных возможностей путем обеспечения изменения по направлению и непрерывно по величине скорости прецессии, он имеет два расположенных с каждой стороны оси ротора электромагнита, связанных .посредством кронштейнов с наружным кольцом, и электрически соединенные через тумблер и реостат (Л с электромагнитами токосъемные кольца, установленные на стойке, и световые индикаторы степени прецессии.