Forces externes sur Gyroscopes

Chaque objet que vous pouvez voir suit les lois du mouvement de Newton . Ces fameuses règles comprennent l'observation qu'il faut une force externe pour accélérer un objet . Par exemple , si vous soulevez une tasse sur une table , vous appliquez une force et changer la dynamique de la coupe de zéro à tout ce qu'il faut pour élever la coupe à prendre un verre . Vous soulevez et la coupe augmente. Mais ces mêmes lois , appliquées à un objet de filature , de créer un comportement inattendu . C'est, gyroscopes réagissent à des forces extérieures de manière surprenante. Gyroscope

Un gyroscope est un objet de filature qui est symétrique autour de son axe de rotation . Un ballon de basket sur un doigt , un roulement de crayon sur une table , un pneu moto --- ce sont tous des gyroscopes . Les lois du mouvement de Newton s'appliquent à chaque petite partie d'un gyroscope , de sorte que le mouvement puisse être calculé à observer comment la dynamique de chaque petit élément du gyroscope est modifié par la force agissant sur ​​elle . Mais il ya un raccourci beaucoup plus facile de trouver des équations de mouvement qui s'appliquent à l'ensemble du corps de la filature à la fois . Un objet non- filage va changer sa lancée quand une force est appliquée . Un objet de filature va changer son moment angulaire quand un couple est appliqué
A Spinning Top

mouvement gyroscopique est un cas particulier de mouvement de corps rigide - . Un sujet qui serait prendre un certain temps à explorer - mais il existe un moyen facile de vous présenter quelques-uns des particularités du mouvement gyroscopique . Si vous placez un toupie sur son point , il tombe immédiatement sur ​​. Si vous tournez ce même sommet , il errer autour de la table pendant un certain temps , avant de ralentir et de tomber. La gravité agit toujours sur le dessus, mais la rotation change la réponse du haut à la force de gravité .
Angular Momentum et les sommets
Spinning de couple se sentent la force de gravité , mais le spin ajoute une autre dimension à la motion.

un objet de filage a un moment cinétique qui pointe le long de son axe . Elle permet de conserver cet élan angulaire inchangé , sauf un couple agit sur lui . Un couple est une force appliquée à une distance de l'axe de rotation d'un objet . Si l'axe de la partie supérieure est parfaitement vertical , la gravité agit sur ​​le centre de masse de la partie supérieure , qui est à droite sur l'axe . Ainsi, il n'ya pas de couple et le moment cinétique ne changera pas. Moment angulaire Inchangé signifie l'axe de rotation ne bouge pas, de sorte que le sommet continue à filer droit. Lorsque imperfections forcent le haut pour faire pencher un peu, la gravité ne plus tirer pas jusque l'axe . Mais il ya une chose drôle au sujet de couple : il est à angle droit par rapport à la force . Alors, quand un haut commence à basculer et la gravité tire sur lui, il ne tire pas sur le haut - il la fait vaciller commencer
Conserver Angular Momentum

la première loi de Newton postule l'idée que le corps garde la même dynamique , sauf modification par un autre vigueur.Le même genre de chose est vraie pour les organismes de filature : un corps gardera son moment angulaire moins un couple change. Donc, si vous pouvez isoler un objet de forces extérieures de filature qui pourraient exercer un couple , l'objet gardera son moment angulaire dans la même direction . C'est ainsi que fonctionnent les instruments gyroscopiques . Une section de filage est enfermé dans cardans --- liaisons mécaniques qui permettent la libre rotation du gyroscope --- et la rotation continue à aller dans la même direction . Donc, si un gyroscope cardan commence indiqué à l'horizon de l'Est , il va rester pointu qui même manière quels que soient les rebondissements sur son cadre .
Précession

Regarder un suspendu verticalement , pneu de vélo spinning réagir à l'attraction gravitationnelle est l'une des manifestations visuelles les plus convaincantes de l'effet d'une force extérieure sur un gyroscope . Vidéos de cette situation sont disponibles sur l'Internet , à des endroits tels que le cours ouvert MIT sur le mouvement et les gyroscopes de roulement . Si vous attachez une corde à l' extrémité de l'axe d'une roue de bicyclette , puis laissez la chute de pneu , vous pouvez vous attendre à tomber et de se pendre au point de fixation . Mais lorsque le pneu est en rotation , la force agit également comme un couple et , comme mentionné ci-dessus, au lieu de tirer vers le bas , il agit à angle droit et envoie le filage du pneu autour de l'air. Cette motion est appelé précession , défini comme la réponse d'un gyroscope à une force extérieure .