Реферат з фізики на тему "Гіроскопи" Студента I курсу I групи Закерничного Сергія Володимировича Кам’янець-Подільський 2007




Скачати 382,66 Kb.
Сторінка1/2
Дата конвертації09.06.2017
Розмір382,66 Kb.
  1   2
Міністерство освіти і науки України

Подільський державний аграрно-технічний університет

Реферат з фізики на тему “Гіроскопи”

Студента I курсу I групи Закерничного

Сергія Володимировича

Кам’янець-Подільський 2007

План


  1. Поняття гіроскопу

  2. Гіроскопічний ефект

  3. Оптичний гіроскоп, принцип дії, види гіроскопів

Використана література


1. Поняття гіроскопу.

   Гіроскопом називається масивне симетричне тіло, яке обертається з великою кутовою швидкістю навколо своєї осі симетрії. Розглянемо поведінку гіроскопа на прикладі дзиги, у якої вісь обертання нахилена під кутом до вертикалі. Дослід показує, що при цьому дзиґа не падає, а її вісь описує конус з деякою кутовою швидкістю , тобто утворює прецесійний рух (прецесію). Виявляється також, що чим більша кутова швидкість власного обертання дзиги, тим менша кутова швидкість прецесії . Така поведінка гіроскопа-дзиги легко пояснюється за допомогою рівняння моментів , якщо припустити, що (в цьому саме і полягає зміст обертання гіроскопа з великою кутовою швидкістю). Дійсно, момент імпульсу прецесуючої дзиги відносно точки опори можна представити у вигляді суми моменту імпульсу , обумовленого обертанням дзиги навколо власної осі, і деякого додаткового моменту імпульсу , обумовленого прецесійним рухом дзиги навколо вертикальної осі.

Ясно, чим менша кутова швидкість прецесії, тим менша і величина відповідного моменту . При у всіх практично цікавих випадках виконується співвідношення , а тому результуючий момент імпульсу практично співпадає з як за величиною, так і за напрямком.

Найвідомішими з різних видів гіроскопів напевне є оптичні гіроскопи, до групи яких належать: лазерний гіроскоп, волоконно-оптичний гіроскоп та гіроскоп з кільцевим резонатором пасивного типу.

         2. Гіроскопічний ефект.

   Гіроскопічний ефект (момент) виникає при вимушеному обертанні осі гіроскопа. Нехай, наприклад, гіроскоп закріплено у -подібній підставці, яку ми будемо обертати навколо вертикальної осі. Якщо момент імпульсу гіроскопа направлений вправо, то при такому обертанні за час вектор отримає приріст – вектор, який направлений за площину малюнка. Згідно з рівнянням це означає, що на гіроскоп діє момент сил . Цей момент утворює пара сил , які діють з боку підшипників на вісь. За третім законом Ньютона вісь буде діяти на підшипники з силами. Ці сили називаються гіроскопічними, вони утворюють гіроскопічний момент . Відмітимо, що в даному випадку вісь гіроскопа не здатна змінити свій напрям під дією гіроскопічних сил, бо вона закріплена. Прояв гіроскопічних сил, що і називають гіроскопічним ефектом, прослідкуємо на прикладі гіроскопа, вісь якого разом з рамкою може вільно обертатись навколо горизонтальної осі -подібної підставки. При вимушеному обертанні гіроскопа навколо вертикальної осі з кутовою швидкістю виникне гіроскопічний момент обумовлений дією пари сил з боку осі на підшипники. Ці сили  викличуть поворот рамки навколо осі (правий бік рамки буде рухатися вгору). В результаті вісь гіроскопа буде повертатися з часом до того моменту, поки вектор не співпаде за напрямком з вектором . 


   Гіроскопічний ефект, зв’язаний з дією гіроскопічних сил з боку осі на підшипники, спостерігається, наприклад, у роторів турбін на кораблях та літаках під час виконання ними віражів. Лежить він в основі роботи гірокомпаса, гіроскопічного стабілізатора та інших пристроїв.

3. Оптичний гіроскоп, принцип дії, види гіроскопів.





Мал. 1 Принцип дії ефекту Саньяка.

  

Принцип дії оптичного гіроскопа заснований на ефекті Саньяка. По круглому оптичному русі ,як показано на мал. 1., завдяки розщепленню проміння світло розпувсюджується на два напрямки, які розташовані горизонтально одна до одного . Якщо при цьому система знаходиться у відносному спокої інерційного простору, то обидва світлових проміння розводяться на зустріч по оптичній дорозі однакової довжини. Однак якщо оптична система обертається в інерційному просторі з кутовою скорістю між світловими хвилями виникає різність фаз. Це явище і буде називатися – ефектом Санька.



Нехай коефіцієнт оптичної переломки в русі n=1. При радіусі оптичного руху час досягнення розщеплень промінів світлом, який рухається за часовою стрілкою, виражається як:

(1)

в паралельному напрямку —



(2)

де с — скорість світла.



Из формул (1) и (2) різність часу розповсюдження двух світлових хвиль c>>a

(3)

Це означає, що появляється різність довжини оптичних шляхів



(4)

або, простіше кажучи різність фаз



(5)

Де S – площа, а К – в хвильове число

На Мал. 2. приведені загальні схеми систем, розроблених для підвищення якості вимірювань.

  1   2


База даних захищена авторським правом ©uchika.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка