Žiroskop: razlika med redakcijama

dodanih 128 zlogov ,  pred 6 leti
m
m/dp/slog/+ktgr
m (Bot: Migracija 52 interwikija/-ev, od zdaj gostuje(-jo) na Wikipodatkih, na d:q483400)
m (m/dp/slog/+ktgr)
'''Giroskóp''', tudi '''giroskòp''' in '''žiroskóp'''/'''žiroskòp''' je [[naprava]], ki ponazarja in izrablja [[izrek o ohranitvi vrtilne količine|načelo ohranitve]] [[vrtilna količina|vrtilne količine]] v [[fizika|fiziki]]. Giroskop je [[vrtavka|simetrična vrtavka]] obešena v [[kardanski sklop]]. Simetrična vrtavka je [[vrtenje|rotacijsko]] [[simetrija|simetrično]] [[togo telo]], ki se [[gibanje|giblje]] okrog nepremičnega [[os vrtenja|osišča]] (se [[vrtenje|vrti]] okrog nepomične [[točka|točke]]). Pri tem se [[trenje]] zanemarimozanemari in na takšno vrtavko ne delujejo nobene [[zunanja sila|zunanje]] [[sila|sile]]. [[Vztrajnostni moment]] vrtavke <math>J_{\zeta}</math> okrog njene glavne osi, ki se pokriva z geometrijsko osjo, ni enak vztrajnostnima momentoma okrog drugih dveh glavnih osi <math>J_{\xi}</math> in <math>J_{\eta}</math>. Za simetrično vrtavko je <math>J_{\xi} = J_{\eta}</math>.
 
[[Slika:giroskop.png|thumb|right|200px|Giroskop]]
 
Ko se giroskop enkrat vrti, se skuša upirati spremembam smeri [[gibanje|gibanja]]. Pri tem opravlja [[Poinsotovo gibanje]]. Giroskop je [[izum]]il in imenoval leta [[1852 v znanosti|1852]] [[Jean Bernard Léon Foucault]] za svoj še drugi [[fizikalni preskus|preskus]] vrtenja [[Zemlja|Zemlje]]. Njegov giroskop je bil sestavljen iz valja, togo vezanega na os, ki je ležala s čim manjšim trenjem v kardanskem sklopu. Istega leta je s Personom potrdil vrtenje Zemlje orog svoje osi še na ta način. Valj zavrtimose zavrti, na primer tako, da se nanj navijemonavije dolgo vrv in se jo na hitro potegnemopotegne. Smer osi ostaja zaradi [[vztrajnost]]i nespremenjena. Če se os dovolj časa vrti, se lahko opazimoopazi kako podpora, na kateri leži kardanski sklop, in s tem sama Zemlja, rotira glede na os.
 
Pri giroskopu se poleg drugih pojavov opazimoopazi [[precesija|precesijo]]. Z giroskopi so izdelani [[girokompas]]i, ki zamenjajo [[magnetni kompas|magnetne kompase]] (v [[letalo|letalu]], [[raketa|raketi]] ali [[vesoljsko plovilo|vesoljskem plovilu]]), za stabilizacijo ([[kolo]], [[železnica]] na enem tiru, [[Hubblov vesoljski daljnogled]], nameritev [[letalska bomba|letalske bombe]], [[ladja]] ([[Schlickova ladijska vrtavka]])), za zalogo vrtilne količine ([[navorno kolo|navorna kolesa]]) in za ohranjanje in prenos [[energija|energije]] v nekaterih [[stroj]]ih. Takšen primer je [[vztrajnik]] v [[motor]]ju. Giroskopski pojav uporabljamose uporablja v mnogih različnih igračkah, kot so [[jojo]]ji in [[girosukalo|girosukala]] (Dynabee, SuperGyro, TheraBee, MagnaBee, DYNAMO, GyroTwister) ali v vadbenih pripomočkih (TheraGrip, TheraBar, Raqueteer, Double Dynamite, THERAGOLF, MOTOCROSS).
 
[[Slika:Gyroscope hg.jpg|thumb|right|200px|Giroskop - naprava]]
Osnovna enačba za [[dinamika|dinamični]] opis gibanja giroskopa je določena z [[zakon o vrtenju|zakonom o vrtenju]]:
 
: <math> \mathbf{M}=\frac{\mathrm{d} \mathbf{\Gamma}}{\over mathrm{dtd} t}= J \frac{\mathrm{d} \mathbf{\omega}} {\over mathrm{dtd} t}=J\mathbf{\alpha} \!\, , </math>
 
kjer so [[vektor (matematika)|vektorji]] '''M''' [[navor]] glede na osišče, '''Γ''' vrtilna količina giroskopa, '''ω''' njegova [[kotna hitrost]], '''α''' njegov [[kotni pospešek]] in [[skalar]] ''J'' njegov vztrajnostni moment,.
: <math>\mathbf{M} = {\omega}_{p} \times \mathbf{\Gamma}</math>
 
PrecesijoPrecesija pojasnimose pojasni z [[izrek o vrtilni količini|izrekom o vrtilni količini]] in sise jo lahko predstavljamopredstavlja tako, da postavimose postavi os dovolj hitro se vrtečega giroskopa vodoravno ter se ga prosto spustimospusti na eni strani. Namesto, da bo padel, kakor bi pričakovalise pričakovalo, se navidezno upira [[težnost]]i in njegova os ostaja v vodoravni [[lega|legi]] tudi, če na eni strani ni podprt. Prosti konec osi počasi opisuje [[krožnica|krožnico]] v vodoravni ravnini. Ta pojav opisujeta zgornji enačbi. Navor giroskopa povzročata dve sili: težnost, ki deluje navzdol na njegovo težišče in enaka sila navzgor, ki podpira eno stran. Gibanje, ki izhaja iz navora, ni usmerjeno navzdol, kot bi se najprej pričakovalipričakovalo, da bo sililo napravo proti tlem, ampak je pravokotno na gravitacijski navor (navzdol) in na os vrtenja (stran od podporne točke), to je v vodoravni smeri naprej. Tako naprava počasi [[kroženje|kroži]] okrog podporne točke.
 
Kakor kaže druga enačba, je pod vplivom stalnega navora zaradi težnosti kotna hitrost precesije giroskopa obratno sorazmerna z njegovo vrtilno količino. To pomeni, da ker trenje povzroča upočasnitev vrtenja, povprečna hitrost precesije narašča. To traja vse dotlej, dokler se naprava lahko vrti dovolj hitro, da zdrži svojo lastno težo. Tedaj neha precesirati in pade s podpore.
Če os giroskopa pade v ravnino [[poldnevnik]]a, potem Zemljino vrtenje s kotno hitrostjo '''ω'''<sub>Z</sub> povzroča na [[zemljepisna širina|zemljepisni širini]] φ navor '''M''' z velikostjo:
 
: <math> \left|\mathbf{M}\right| = \left| \frac{\mathrm{d} \mathbf{\Gamma}}{\overmathrm{d} dtt}\right| = \left|\mathbf{\Gamma}\right| \omega_{Z} \sin \varphi = J \omega \omega_{Z} \sin \varphi \!\, . </math>
 
Ker navor '''M''' leži v vodoravni ravnini, ne povzroča spreminjanje smeri osi giroskopa. Če os giroskopa pade v smer vzhod - zahod, je navor:
 
: <math> \left|\mathbf{M}\right| = \left| \frac{\mathrm{d} \mathbf{\Gamma}}{\overmathrm{d} dtt}\right| = \Gamma \omega_{Z} = J \omega \omega_{Z} \!\, . </math>
 
Navor leži v ravnini poldnevnika in je pravokoten na Zemljino os. Njegova komponenta zaradi [[Coriolisova sila|Coriolisove sile]]:
 
[[Kategorija:Mehanika]]
[[Kategorija:1852 v znanosti]]