የሚሽከረከር አናት ምንድን ነው? የትምህርት ቤት ኢንሳይክሎፔዲያ

ያለፈውን ምዕራፍ በማንበብ እና በመረዳት ያሸነፍነው ትንሽ ጫፍ በርዕሱ ላይ የቀረበውን ጥያቄ ለመመለስ ያስችለናል.

እስቲ አንድ ዓይነት የላይኛው ክፍል እናስብ ለምሳሌ በመጽሐፉ መጀመሪያ ላይ የተገለጸው - በቀጭኑ የብረት ዘንግ ላይ የተገጠመ ቀጭን የናስ ዲስክ (ማርሽ) ይህ የላይኛው ስሪት በስእል 4 ላይ ይታያል.

የስዕሉ ውስብስብነት እንዲያስፈራዎት አይፍቀዱ, እሱ ብቻ ነው የሚታየው. ደግሞም ውስብስብ የሆነው በበቂ ሁኔታ ያልተረዳ ነገር ነው። አንዳንድ ጥረት እና ትኩረት - እና ሁሉም ነገር ቀላል እና ግልጽ ይሆናል.

ምስል.4.

እንውሰድ አራት ማዕዘን ቅርጽ ያለው ስርዓትመጋጠሚያዎች xyzእና ማዕከሉን በመደርደሪያው የጅምላ መሃከል ላይ ማለትም በሲኤም ነጥብ ላይ ያስቀምጡት. ዘንጉ ይሁን ዝበላይኛው የራሱ ፈጣን ሽክርክር ዘንግ በኩል ያልፋል, ከዚያም ዘንግ xyzከዲስክ አውሮፕላን ጋር ትይዩ ይሆናል እና በውስጡ ይተኛሉ. መጥረቢያዎቹ በሚለው እንስማማ xyzከራሱ ፈጣን ሽክርክሪት በስተቀር በሁሉም የላይኛው እንቅስቃሴዎች ውስጥ ይሳተፉ.

በስተቀኝ በኩል የላይኛው ጥግ(ስዕል 4, ለ) ተመሳሳይ የማስተባበሪያ ስርዓትን እናሳያለን xyz. የቬክተሮችን "ቋንቋ" ለመናገር በኋላ ያስፈልገናል.

በመጀመሪያ, ከላይ አንዞረም, እና ከታችኛው ጫፍ ጋር በደጋፊ አውሮፕላን ላይ ለምሳሌ በጠረጴዛው ገጽ ላይ ለማስቀመጥ እንሞክራለን. ውጤቱ የምንጠብቀውን ነገር አያሳዝንም: ከላይ በእርግጠኝነት ከጎኑ ይወድቃል. ይህ ለምን እየሆነ ነው? የላይኛው የጅምላ መሃል (ነጥብ ሲ.ኤም) ከድጋፍ ነጥቡ በላይ (ነጥብ ስለ). የክብደት ኃይል ጂከላይ, ቀደም ብለን እንደምናውቀው, በ CM ነጥብ ላይ ይተገበራል. ስለዚህ, ዘንግ ማንኛውም ትንሽ መዛባት ዝከላይ ከአቀባዊ B የጉልበት ትከሻ ገጽታ ያስከትላል ጂከፉልከር ጋር አንጻራዊ ስለ, ማለትም የአንድ አፍታ መልክ ኤም, ይህም በድርጊቱ አቅጣጫ, ማለትም, ዘንግ ዙሪያ, ከላይ ወደ ታች ይወርዳል X.

አሁን የላይኛውን በዚ ዘንግ ዙሪያ ወደ ከፍተኛ የማዕዘን ፍጥነት እንሽከረከር ሸ. ልክ እንደበፊቱ የዚ ዘንግ የላይኛውን ዘንግ ከቁልቁ B በትንሹ አንግል ይንጠፍጥ ፣ ማለትም። በዚያው ቅጽበት M ወደ ላይ ይሠራል አሁን ምን ተቀየረ? በኋላ እንደምናየው, ብዙ ነገሮች ተለውጠዋል, ነገር ግን የእነዚህ ለውጦች መሠረት አሁን እያንዳንዱ ቁሳዊ ነጥብ ነው እኔዲስኩ ቀድሞውንም መስመራዊ ፍጥነት V አለው፣ በዲስክ መሽከርከር ምክንያት የማዕዘን ፍጥነት Sh.

በዲስክ ውስጥ አንድ ነጥብ እንመርጣለን, ለምሳሌ, ነጥብ A, እሱም የጅምላ m A ያለው እና በዲስክ መሃከለኛ አውሮፕላን ውስጥ ከርቀት r ርቀት ላይ ይተኛል (r የዲስክ ራዲየስ ነው). በእያንዳንዱ አብዮት የእንቅስቃሴውን ገፅታዎች እንመልከት።

ስለዚህ ፣ ውስጥ የመነሻ ጊዜጊዜ, ነጥብ A, በዲስክ ላይ እንዳሉት ሁሉም ነጥቦች, ቀጥተኛ ፍጥነት አለው, የቪኤው ቬክተር በዲስክ አውሮፕላን ውስጥ ይገኛል. የላይኛው (እና ዲስኩ) በአንድ አፍታ ኤም ላይ ይሠራል ፣ ይህም የላይኛውን ለመገልበጥ * ይሞክራል ፣ መስመራዊ ፍጥነቶችን ወደ ዲስኩ ነጥቦች ይሰጣል ፣ የቪቪዎቹ ቬክተሮች ከዲስክ አውሮፕላን ጋር ቀጥ ያሉ ናቸው።

በቅጽበት M ተጽዕኖ ሥር, ነጥብ A ፍጥነት W A ማግኘት ይጀምራል. በ inertia ህግ ምክንያት የቁሳቁስ ነጥብ ፍጥነት በቅጽበት ሊጨምር አይችልም። ስለዚህ, በመነሻ ቦታ (ነጥብ A በ y-ዘንግ ላይ ነው), ፍጥነቱ W A = 0 ነው, እና ከሩብ የዲስክ አብዮት በኋላ ብቻ (ነጥቡ A, ሲሽከረከር, ቀድሞውኑ ዘንግ ላይ ይሆናል). X) ፍጥነቱ W A ይጨምራል እና ከፍተኛ ይሆናል። ይህ ማለት በቅጽበት M ተጽእኖ ስር የሚሽከረከረው የላይኛው ዘንግ ዙሪያውን ይሽከረከራል በእና ዘንግ ዙሪያ አይደለም X(ያልተጣመመ ከላይ እንደነበረው). ይህ ክስተት የላይኛውን ምስጢር የመፍታት ጅምርን ያመለክታል።

በቅጽበት M ተጽዕኖ ሥር የላይኛው መሽከርከር precession ይባላል, እና የማዕዘን ፍጥነትመሽከርከር - የቅድሚያ ፍጥነት, እንጠቁመው y p. በመቅደም, ከላይ በ y ዘንግ ዙሪያ መዞር ጀመረ.

ይህ እንቅስቃሴ ከፍተኛ የማዕዘን ፍጥነት Shch ካለው የራሱ (አንፃራዊ) ሽክርክሪት አንፃር ተንቀሳቃሽ ነው።

በተንቀሳቃሽ እንቅስቃሴ ምክንያት, አንጻራዊው ቬክተር መስመራዊ ፍጥነት V አንድ ቁሳዊ ነጥብ A, አስቀድሞ ተመልሷል እና መነሻ ቦታ, ወደ ተንቀሳቃሽ ማዞሪያው እንዲዞር ይደረጋል.

ስለዚህ ተንቀሳቃሽ እንቅስቃሴ አንፃራዊ እንቅስቃሴ ላይ የሚያሳድረው ተጽዕኖ ፣ ለCoriolis መፋጠን የሚያመጣው ተፅእኖ ለእኛ ቀድሞውኑ የሚያውቀው ምስል ይነሳል።

የCoriolis acceleration vector of point A አቅጣጫ (ባለፈው ምዕራፍ በተሰጠው ደንብ መሰረት) ቬክተሩን በማዞር ይገኛል. አንጻራዊ ፍጥነት V A የነጥብ A 90 ° ወደ ላይኛው ተንቀሳቃሽ (የቀድሞው) ሽክርክሪት አቅጣጫ. የCoriolis acceleration a of point A, mass mA ያለው, የማይነቃነቅ ኃይል FK ያመነጫል, እሱም ከፍጥነት ቬክተር a k ተቃራኒ የሚመራ እና ከ ነጥብ A ጋር በተገናኘ የዲስክ ቁሳቁስ ነጥቦች ላይ ይተገበራል.

ማመዛዘን በተመሳሳይ መልኩ, በዲስክ ላይ ላለ ማንኛውም ሌላ የቁስ ነጥብ የ Coriolis ማጣደፍ እና የኢነርጂ ኃይል ቬክተሮች አቅጣጫዎችን ማግኘት ይችላሉ.

ወደ ነጥብ A እንመለስ. Inertia force F K በትከሻው ላይ አርአንድ አፍታ ይፈጥራል M GA በ x ዘንግ ዙሪያ ከላይ የሚሰራ። ይህ ቅፅበት፣ በCoriolis inertial Force የተፈጠረ፣ ጋይሮስኮፒክ ይባላል።

እሴቱ የሚወሰነው ቀመርን በመጠቀም ነው-

M GA = አር F k = m A r 2 Shch P = አይሀ

መጠን አይ A = m Ar 2, እንደ ነጥቡ ብዛት እና ከመዞሪያው ዘንግ ያለው ርቀት, የነጥቡ inertia axial momentы ይባላል. የነጥብ መጨናነቅ ጊዜ በተዘዋዋሪ እንቅስቃሴ ውስጥ ያለው የንቃተ ህሊና መለኪያ ነው። የአፍታ ቆይታ ጽንሰ-ሀሳብ ወደ መካኒኮች በኤል.ዩለር አስተዋወቀ።

ግለሰባዊ ነጥቦችን ብቻ ሳይሆን መላው አካላት ግለሰባዊ ስለሆኑ የአካል ብቃት እንቅስቃሴ ጊዜዎች አሏቸው ቁሳዊ ነጥቦች. ይህን በአእምሯችን ይዘን፣ በላይኛው ዲስክ የተፈጠረውን ጋይሮስኮፒክ ቅጽበት MG ቀመር እንፍጠር። ይህንን ለማድረግ, በቀድሞው ቀመር ውስጥ የነጥቡን የንቃተ ህሊና ጊዜ እንተካለን አይሀ የዲስክ inertia ቅጽበት አይ D, እና የማዕዘን ፍጥነቶች Shch እና Shch P ተመሳሳይ ሆነው ይቆያሉ, ምክንያቱም ሁሉም የዲስክ ነጥቦች (በአውሬው ዘንጎች ላይ ከተቀመጡት በስተቀር) በተመሳሳይ የማዕዘን ፍጥነቶች Shch እና Shch P.

አይደለም የከፍተኛ እና ጋይሮስኮፕ መካኒኮችን በማጥናት ላይ የተሳተፈው ዡኮቭስኪ “የሩሲያ አቪዬሽን አባት” የጋይሮስኮፒክ አፍታውን አቅጣጫ ለመወሰን የሚከተለውን ቀላል ህግ ቀርጿል (ምስል 4፣ ለ)፡ ጋይሮስኮፒክ ቅፅበት ይንቀጠቀጣል። የኪነቲክ አፍታውን ቬክተር ከተንቀሳቃሽ ማዞሪያው የማዕዘን ፍጥነት ቬክተር ጋር ማጣመር u P በጣም አጭር በሆነ መንገድ።

በተለየ ሁኔታ, ተንቀሳቃሽ የማሽከርከር ፍጥነት የቅድሚያ ፍጥነት ነው.

በተግባር፣ የቅድሚያ አቅጣጫን ለመወሰን ተመሳሳይ ህግም ጥቅም ላይ ይውላል፡- ቀዳሚነት የኪነቲክ ሞመንተም ቬክተር Hን ከሞመንተም ቬክተር ጋር የማጣመር ዝንባሌ አለው። አካላዊ ጥንካሬ M በጣም አጭር በሆነው መንገድ።

እነዚህ ቀላል ደንቦችበ gyroscopic ክስተቶች መሰረት ይዋሻሉ, እና ለወደፊቱ በስፋት እንጠቀማቸዋለን.

ግን ወደላይ እንመለስ። ለምን አይወድቅም, በ x ዘንግ ዙሪያ መዞር, ግልጽ ነው - ጋይሮስኮፕቲክ አፍታ እየከለከለው ነው. ግን ምናልባት ይወድቃል ፣ በ y-ዘንግ ዙሪያ በቅድመ-ቅደም ተከተል ምክንያት ይሽከረከራል? እንዲሁም አይደለም! እውነታው ግን እንደቀደመው, የላይኛው በ y-axis ዙሪያ መዞር ይጀምራል, ይህም ማለት የክብደት ኃይል G በተመሳሳይ ዘንግ ዙሪያ ከላይ የሚሠራውን አፍታ መፍጠር ይጀምራል. ይህ ሥዕል አስቀድሞ ለእኛ የታወቀ ነው ፣ በላዩ ላይ የሚሽከረከርን ባህሪ ግምት ውስጥ ማስገባት ጀመርን ። በውጤቱም ፣ በዚህ ሁኔታ ፣ በጣም ፣ ሰልፍ እና ጋይሮስኮፒክ ጊዜ ይነሳል ፣ ይህም የላይኛው በ y ዘንግ ዙሪያ ለረጅም ጊዜ እንዲያጋድል አይፈቅድም ፣ ግን የላይኛውን እንቅስቃሴ ወደ ሌላ አውሮፕላን ያስተላልፋል ፣ እና በዚህ ውስጥ። የእሱ ክስተቶች እንደገና ይደጋገማሉ.

ስለዚህም, የማዕዘን ፍጥነት የራሱ ሽክርክሪትየላይኛው ዩ ትልቅ ነው ፣ የስበት ኃይል ቅፅበት ቀዳሚ እና ጋይሮስኮፒክ ጊዜን ያስከትላል ፣ ይህም የላይኛው ወደ አንድ አቅጣጫ እንዳይወድቅ ያደርገዋል። ይህ የአክሱን መረጋጋት ያብራራል አርየላይኛው ሽክርክሪት. ለአንዳንድ ማቃለያዎች በመፍቀድ, የላይኛው ዘንግ ጫፍ, ነጥብ K, በክበብ ውስጥ እንደሚንቀሳቀስ እና የመዞሪያው ዘንግ እራሱ እንደሚንቀሳቀስ መገመት እንችላለን. ዝበጠፈር ውስጥ ይገለጻል ሾጣጣ ንጣፎችበአንድ ነጥብ ላይ ጫፎች ጋር ስለ.

የሚሽከረከር አናት አንድ ቋሚ ነጥብ ያለው የሰውነት እንቅስቃሴ ምሳሌ ነው (ለላይኛው ነጥብ O ነው)። የእንደዚህ አይነት አካል እንቅስቃሴ ተፈጥሮ ችግር ተጫውቷል ጠቃሚ ሚናበሳይንስና በቴክኖሎጂ እድገት ውስጥ ብዙ ድንቅ ሳይንቲስቶች ሥራቸውን ለመፍትሔው ሰጥተዋል።

በልጅነታቸው ከቁንጮ ጋር ከተጫወቱት በሺዎች ከሚቆጠሩ ሰዎች ውስጥ፣ ብዙዎች ይህንን ጥያቄ በትክክል መመለስ አይችሉም። በአቀባዊ ወይም ዘንበል ብሎ የተቀመጠው የሚሽከረከር አናት ከሁሉም ከሚጠበቀው በተቃራኒ ያልዘለለ የመሆኑን እውነታ እንዴት ልንገልጽ እንችላለን? በዚህ ያልተረጋጋ በሚመስል ሁኔታ ውስጥ የሚይዘው የትኛው ኃይል ነው? ክብደት አይጎዳውም?

በጣም አስደሳች የሆነ የሃይሎች መስተጋብር እዚህ እየተካሄደ ነው። የመዞሪያው አናት ንድፈ ሃሳብ ቀላል አይደለም, እና ወደ እሱ ጠለቅ ብለን አንገባም. የሚሽከረከርበት የላይኛው ክፍል የማይወድቅበትን ዋና ምክንያት ብቻ እንዘርዝር።

በስእል. 26 ከላይ ወደ ቀስቶቹ አቅጣጫ ሲዞር ያሳያል። ለክፍሉ ትኩረት ይስጡ ሀየራሱ ጠርዝ እና ክፍል ውስጥ, በተቃራኒው. ክፍል ሀከአንተ ርቆ የመሄድ ዝንባሌ አለው፣ ክፍል ውስጥ- ለ አንተ፣ ለ አንቺ. የላይኛውን ዘንግ ወደ አንተ ዘንበል ስትል እነዚህ ክፍሎች ምን አይነት እንቅስቃሴ እንደሚቀበሉ አሁን ተመልከት። በዚህ ግፊት ክፋዩን ያስገድዳሉ ሀከፊል ወደ ላይ መንቀሳቀስ ውስጥ- ታች; ሁለቱም ክፍሎች ወደ ቀኝ ማዕዘኖች ግፊት ይቀበላሉ የራሱን እንቅስቃሴ. ነገር ግን በከፍተኛ ፍጥነት በሚሽከረከርበት ጊዜ የዲስክ ክፍሎቹ የዳርቻ ፍጥነት በጣም ከፍተኛ ስለሆነ ፣ እርስዎ ሪፖርት የሚያደርጉት ኢምንት ፍጥነት ፣ እስከ ነጥቡ ትልቅ ክብ ፍጥነት በመጨመር ውጤቱን ከዚህ ክብ ፍጥነት ጋር በጣም ቅርብ ያደርገዋል - እና የላይኛው እንቅስቃሴ ከሞላ ጎደል አይለወጥም. ይህ የላይኛው ክፍል እሱን ለመጣል የሚደረገውን ሙከራ የሚቃወመው ለምን እንደሆነ ግልጽ ያደርገዋል። በላይኛው ግዙፍ እና በፍጥነት በሚሽከረከርበት መጠን, የበለጠ ግትርነት ጥቆማዎችን ይቋቋማል.

ለምን ከላይ አይወድቅም?

የዚህ ማብራሪያ ዋናው ነገር ከኢንቴሪያ ህግ ጋር በቀጥታ የተያያዘ ነው. እያንዳንዱ የላይኛው ክፍል በክበብ ውስጥ በአውሮፕላን ውስጥ ወደ ማዞሪያ ዘንግ ይንቀሳቀሳል. እንደ inertia ህግ በእያንዳንዱ ቅፅበት ቅንጣቱ ከክበቡ ወደ ቀጥታ መስመር ታንጀንት ወደ ክበቡ ለመንቀሳቀስ ይሞክራል። ነገር ግን እያንዳንዱ ታንጀንት ከክብ እራሱ ጋር በተመሳሳይ አውሮፕላን ውስጥ ይገኛል; ስለዚህ እያንዳንዱ ቅንጣት በአውሮፕላን ውስጥ ሁል ጊዜ ከመዞሪያው ዘንግ ጋር ቀጥ ብሎ እንዲቆይ ለመንቀሳቀስ ይሞክራል። ከላይ ያሉት ሁሉም አውሮፕላኖች, ከመዞሪያው ዘንግ ጋር ቀጥ ያሉ, በጠፈር ውስጥ አቋማቸውን ይጠብቃሉ, እና ስለዚህ ለእነሱ የተለመደው ቀጥተኛ, ማለትም የማዞሪያው ዘንግ ራሱ, አቅጣጫውን ለመጠበቅ ይጥራል.

የሚሽከረከር አናት፣ እየተጣለ፣ የዘንግውን የመጀመሪያ አቅጣጫ ይይዛል።

የውጭ ኃይል በእሱ ላይ በሚሠራበት ጊዜ የሚከሰቱትን የላይኛውን እንቅስቃሴዎች ሁሉ ግምት ውስጥ አንገባም. ይህ በጣም ብዙ ያስፈልገዋል ዝርዝር ማብራሪያዎች, አሰልቺ ሊመስል ይችላል. የማንኛውም የሚሽከረከር አካል የመዞሪያ ዘንግ አቅጣጫ ሳይለወጥ እንዲቆይ የሚፈልገውን ምክንያት ለማስረዳት ብቻ ፈልጌ ነበር።

ይህ ንብረት በስፋት ጥቅም ላይ ይውላል ዘመናዊ ቴክኖሎጂ. የተለያዩ ጋይሮስኮፒክ (በላይኛው ላይ ባለው ባህሪያት ላይ የተመሰረተ) መሳሪያዎች - ኮምፓስ, ማረጋጊያዎች, ወዘተ - በመርከቦች እና አውሮፕላኖች ላይ ተጭነዋል. [ማሽከርከር በበረራ ውስጥ የፕሮጀክቶች እና ጥይቶች መረጋጋትን ያረጋግጣል ፣ እና በሚንቀሳቀሱበት ጊዜ የጠፈር ፕላስቲኮች - ሳተላይቶች እና ሮኬቶች - መረጋጋትን ለማረጋገጥ ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል (የአዘጋጁ ማስታወሻ)።

እንደዛ ነው። ጠቃሚ አጠቃቀምቀላል የሚመስለው አሻንጉሊት.

በስእል. 26 ከላይ ወደ ቀስቶቹ አቅጣጫ ሲዞር ያሳያል። የጠርዙን ክፍል ሀ እና ክፍል B ተቃራኒውን ያስተውሉ ። ክፍል ሀ ከእርስዎ የራቀ ነው፣ ክፍል B ወደ እርስዎ። የላይኛውን ዘንግ ወደ አንተ ዘንበል ስትል እነዚህ ክፍሎች ምን አይነት እንቅስቃሴ እንደሚቀበሉ አሁን ተመልከት። በዚህ ግፊት ክፍል ሀን ወደ ላይ፣ ክፍል B ወደ ታች እንዲወርድ ያስገድዳሉ። ሁለቱም ክፍሎች ወደ ራሳቸው እንቅስቃሴ በትክክለኛው ማዕዘን ይቀበላሉ. ነገር ግን በከፍተኛ ፍጥነት በሚሽከረከርበት ጊዜ የዲስክ ክፍሎቹ የዳርቻ ፍጥነት በጣም ከፍተኛ ስለሆነ ፣ እርስዎ ሪፖርት የሚያደርጉት ኢምንት ፍጥነት ፣ እስከ ነጥቡ ትልቅ ክብ ፍጥነት በመጨመር ውጤቱን ከዚህ ክብ ፍጥነት ጋር በጣም ቅርብ ያደርገዋል - እና የላይኛው እንቅስቃሴ ከሞላ ጎደል አይለወጥም. ይህ የላይኛው ክፍል እሱን ለመጣል የሚደረገውን ሙከራ የሚቃወመው ለምን እንደሆነ ግልጽ ያደርገዋል። በላይኛው ግዙፍ እና በፍጥነት በሚሽከረከርበት መጠን, የበለጠ ግትርነት ጥቆማዎችን ይቋቋማል.

ምስል 26. ለምን ከላይ አይወድቅም?

ምስል 27. የሚሽከረከር ከላይ, ሲወረወር, የዘንግውን የመጀመሪያውን አቅጣጫ ይይዛል.

የውጭ ኃይል በእሱ ላይ በሚሠራበት ጊዜ የሚከሰቱትን የላይኛውን እንቅስቃሴዎች ሁሉ ግምት ውስጥ አንገባም. ይህ በጣም ብዙ ዝርዝር ማብራሪያ ያስፈልገዋል, ይህም ምናልባት አሰልቺ ይመስላል. የማንኛውም የሚሽከረከር አካል የመዞሪያ ዘንግ አቅጣጫ ሳይለወጥ እንዲቆይ የሚፈልገውን ምክንያት ለማስረዳት ብቻ ፈልጌ ነበር።

ይህ ንብረት በዘመናዊ ቴክኖሎጂ በስፋት ጥቅም ላይ ይውላል. የተለያዩ ጋይሮስኮፒክ (ከላይ ባለው ንብረት ላይ የተመሰረተ) መሳሪያዎች - ኮምፓስ, ማረጋጊያዎች, ወዘተ - በመርከቦች እና አውሮፕላኖች ላይ ተጭነዋል.

ቀላል የሚመስለውን አሻንጉሊት መጠቀም እንደዚህ ነው.

የጃግለርስ ጥበብ

ብዙ አስደናቂ አስማት ዘዴዎችየ jugglers የተለያዩ ፕሮግራሞች ደግሞ የማዞሪያ ዘንግ አቅጣጫ ለመጠበቅ የሚሽከረከር አካላት ንብረት ላይ የተመሠረቱ ናቸው. አንድ ጥቅስ ልጥቀስ አስደሳች መጽሐፍ እንግሊዛዊ የፊዚክስ ሊቅፕሮፌሰር የጆን ፔሪ እሽክርክሪት.

ምስል 28. ከመዞር ጋር የተጣለ ሳንቲም እንዴት እንደሚበር.

ምስል 29. ሳይሽከረከር የተጣለ ሳንቲም በዘፈቀደ ቦታ ላይ ይወርዳል.

ምስል 30. የተወረወረ ባርኔጣ በዘንጉ ዙሪያ መዞር ከተሰጠ ለመያዝ ቀላል ነው.

አንድ ቀን ግሩም በሆነ ክፍል ውስጥ ቡና ሲጠጡ እና ትንባሆ ሲያጨሱ ለተመልካቾች የተወሰኑ ሙከራዎችን አሳይቼ ነበር። የሙዚቃ ደግስ አዳራሽ"ቪክቶሪያ" በለንደን. በተቻለኝ መጠን አድማጮቼን ለመሳብ ሞከርኩኝ እና አንድ ሰው የሚወድቅበትን ቦታ አስቀድሞ እንዲያመለክት ጠፍጣፋ ቀለበት እንዴት መዞር እንዳለበት ተነጋገርኩኝ; ይህን ነገር በዱላ ለመያዝ እንዲችል አንድ ሰው ኮፍያ ለመወርወር ከፈለጉ ተመሳሳይ ነገር ያደርጋሉ. ሁል ጊዜ የሚሽከረከር አካል የአክሱ አቅጣጫ ሲቀየር በሚያደርገው ተቃውሞ ላይ መተማመን ይችላሉ። በተጨማሪ ለአድማጮቼ ገለጽኩላቸው የመድፍን በርሜል ያለችግር ካጸዳው አንድ ሰው በእይታ ትክክለኛነት ላይ ሊቆጠር አይችልም; በውጤቱም, የጠመንጃ መፍቻዎች አሁን ተሠርተዋል, ማለትም, ተቆርጠዋል ውስጥየጠመንጃ መፍቻዎች የመድፍ ወይም የፕሮጀክት ፕሮጀክቶች የሚገጣጠሙበት ክብ ቅርጽ ያላቸው ጉድጓዶች ናቸው፣ ስለዚህም የኋለኛው መቀበል አለበት ተዘዋዋሪ እንቅስቃሴ, የባሩድ ፍንዳታ ኃይል በመድፍ ቻናል ላይ እንዲንቀሳቀስ ሲያስገድደው. ለዚህም ምስጋና ይግባውና ፕሮጀክቱ ጠመንጃውን በትክክል ከተገለጸ የማዞሪያ እንቅስቃሴ ጋር ይተዋል.

ኮፍያ ወይም ዲስክ የመወርወር ብልህነት ስለሌለኝ በዚህ ትምህርት ጊዜ ማድረግ የምችለው ያ ብቻ ነበር። ነገር ግን ንግግሬን ከጨረስኩ በኋላ ሁለት ጀግኖች ወደ መድረኩ መጡ እና ከላይ የተጠቀሱትን ህጎች በእነኚህ ሁለት አርቲስቶች ከሚሰሩት እያንዳንዱ ተንኮል ከተሰጠው የተሻለ ምሳሌ እንዲሰጡኝ አልፈልግም ነበር። የሚሽከረከሩ ኮፍያዎችን፣ ኮፍያዎችን፣ ሳህኖችን፣ ጃንጥላዎችን እርስ በርስ ወረወሩ... ከጃገሮቹ አንዱ ወደ አየር ወረወረ። ሙሉ መስመርቢላዎች, እንደገና ያዙዋቸው እና እንደገና በታላቅ ትክክለኛነት ወረወሯቸው; ተመልካቾቼ የእነዚህን ክስተቶች ማብራሪያ ገና ሰምተው በደስታ ተደሰቱ። እሷም ቢላዋ እንደገና ወደ እሱ በምን ቦታ ላይ እንደሚመለስ ለማወቅ እንዲችል ጁግልተኛው ከእጆቹ እየለቀቀ ለእያንዳንዱ ቢላዋ የሚያስተላልፈውን ሽክርክሪት አስተዋለች። በዚያን ቀን ምሽት የተደረጉት የጀግንግ ዘዴዎች ሁሉ ከላይ የተገለጸውን መሠረታዊ ሥርዓት የሚያሳዩ መሆናቸው አስደንቆኝ ነበር።

ምናልባት እያንዳንዳችን በልጅነት ጊዜ የሚሽከረከር ከፍተኛ አሻንጉሊት ነበረን። ስትሽከረከር ማየት እንዴት አስደሳች ነበር! እና የማይንቀሳቀስ የሚሽከረከር የላይኛው ክፍል ለምን በአቀባዊ መቆም እንደማይችል ለመረዳት በእውነት ፈልጌ ነበር፣ ነገር ግን እሱን ሲያስጀምሩት መዞር ይጀምራል እና አይወድቅም ፣ በአንድ ድጋፍ ላይ መረጋጋትን ይጠብቃል።

ምንም እንኳን የሚሽከረከርበት ጫፍ አሻንጉሊት ብቻ ቢሆንም, የፊዚክስ ሊቃውንትን ከፍተኛ ትኩረት ስቧል. የሚሽከረከርበት ጫፍ ከአካል ዓይነቶች አንዱ ሲሆን በፊዚክስ ውስጥ ከፍተኛ ተብሎ ይጠራል. እንደ አሻንጉሊት ፣ ብዙውን ጊዜ ሁለት የግማሽ ኮኖች አንድ ላይ የተገናኙ ፣ ዘንግ በመሃል ላይ የሚያልፍ ንድፍ አለው። ነገር ግን ከላይ የተለየ ቅርጽ ሊኖረው ይችላል. ለምሳሌ ፣ የሰዓት አሠራር ማርሽ እንዲሁ ከላይ ነው ፣ እንደ ጋይሮስኮፕ - በበትር ላይ የተጫነ ትልቅ ዲስክ። በጣም ቀላሉ የላይኛው ክፍል ወደ መሃል የገባ ዘንግ ያለው ዲስክ ያካትታል.

ከላይ በቆመበት ጊዜ ቀጥ ብሎ እንዲቆይ የሚያስገድድ ምንም ነገር የለም። ነገር ግን አንዴ ካላጣመሙ በሹል ጫፍ ላይ በጥብቅ ይቆማል። እና ምን ፈጣን ፍጥነትመዞሩ, ቦታው ይበልጥ የተረጋጋ ነው.

ለምንድነው የሚሽከረከረው አናት አይወድቅም?

በሥዕሉ ላይ ጠቅ ያድርጉ

በ inertia ህግ መሰረት እ.ኤ.አ. በኒውተን ተገኝቷልበእንቅስቃሴ ላይ ያሉ ሁሉም አካላት የእንቅስቃሴውን አቅጣጫ እና የፍጥነት መጠንን ይጠብቃሉ. በዚህ መሠረት, የሚሽከረከር አናትም ይህንን ህግ ያከብራል. የንቃተ ህሊና ጥንካሬ የእንቅስቃሴውን የመጀመሪያ ተፈጥሮ ለመጠበቅ በመሞከር ከላይ ከመውደቅ ይከላከላል። እርግጥ ነው፣ የስበት ኃይል ወደ ላይ ለመውጣት ይሞክራል፣ ነገር ግን በፍጥነት በሚሽከረከርበት ጊዜ፣ የንቃተ ህሊናን ጉልበት ለማሸነፍ የበለጠ አስቸጋሪ ይሆናል።

የአንድ ጫፍ ቅድመ ሁኔታ

በሥዕሉ ላይ በሚታየው አቅጣጫ በተቃራኒ ሰዓት አቅጣጫ የሚሽከረከርን የላይኛውን እንገፋው። በተተገበረው ኃይል ተጽእኖ ወደ ግራ ዘንበል ይላል. ነጥብ A ወደ ታች ይንቀሳቀሳል እና ነጥብ B ወደ ላይ ይንቀሳቀሳል. ሁለቱም ነጥቦች, በ inertia ህግ መሰረት, ግፊቱን ይቃወማሉ, ወደ ለመመለስ ይሞክራሉ የመጀመሪያ አቀማመጥ. በውጤቱም, ወደ መግፊያው አቅጣጫ የሚመራ ቅድመ-ቅደም ተከተል ኃይል ይነሳል. በላዩ ላይ ከተተገበረው ኃይል አንፃር በ 90 ° አንግል ላይ ወደ ግራ ይቀየራል. ማዞሩ በሰዓት አቅጣጫ ቢሆን ኖሮ በተመሳሳይ ማዕዘን ወደ ቀኝ ይዞር ነበር.

ከላይ ካልተሽከረከረ በስበት ኃይል ተጽዕኖ ወዲያውኑ ወደሚገኝበት ወለል ይወድቃል። ነገር ግን በሚሽከረከርበት ጊዜ, አይወድቅም, ነገር ግን እንደ ሌሎች የሚሽከረከሩ አካላት, የማዕዘን ሞመንተም (angular momentum) ይቀበላል. የዚህ ቅጽበት መጠን በከፍተኛው ብዛት እና በማሽከርከር ፍጥነት ላይ የተመሰረተ ነው. የሚሽከረከር ሃይል ይነሳል, ይህም የላይኛው ዘንግ በሚሽከረከርበት ጊዜ ከቁመቱ ጋር ሲነፃፀር የማዕዘን አቅጣጫ እንዲይዝ ያስገድዳል.

ከጊዜ በኋላ, የላይኛው የማሽከርከር ፍጥነት ይቀንሳል እና እንቅስቃሴው እየቀነሰ ይሄዳል. የላይኛው ነጥቡ ቀስ በቀስ ከመጀመሪያው ቦታ ወደ ጎኖቹ ይለያል. እንቅስቃሴው በተለዋዋጭ ሽክርክሪት ውስጥ ይካሄዳል. ይህ የላይኛው ዘንግ ቅድመ ሁኔታ ነው.

ሽክርክሯ እስኪቀንስ ድረስ ሳይጠብቅ፣ በቀላሉ ወደላይ ከገፉት፣ ማለትም፣ በእሱ ላይ ከተጠቀሙበት የቅድሚያ ውጤቱም ሊታይ ይችላል። የውጭ ኃይል. የተተገበረው ኃይል ቅጽበት የላይኛው ዘንግ የማዕዘን ሞገድ አቅጣጫ ይለውጣል።

የሚሽከረከር አካል የማዕዘን ሞገድ ለውጥ መጠን በሰውነት ላይ ከተተገበረው የኃይል ቅጽበት መጠን ጋር በቀጥታ የሚመጣጠን መሆኑን በሙከራ ተረጋግጧል።

ጋይሮስኮፕ

በሥዕሉ ላይ ጠቅ ያድርጉ

የሚሽከረከርን ጫፍ ለመግፋት ከሞከሩ, ይወዛወዛል እና ወደ አቀባዊ አቀማመጥ ይመለሳል. ከዚህም በላይ ወደ ላይ ከጣሉት, ዘንግዋ አሁንም አቅጣጫውን ይጠብቃል. ይህ የላይኛው ንብረት በቴክኖሎጂ ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል.

የሰው ልጅ ጋይሮስኮፕን ከመፍጠሩ በፊት ይጠቀም ነበር። የተለያዩ መንገዶችየጠፈር አቀማመጥ. እነዚህ የቧንቧ መስመር እና ደረጃ ነበሩ, የመሠረቱ ስበት ነበር. በኋላ የምድርን መግነጢሳዊነት የሚጠቀም ኮምፓስ እና አስትሮላብ ፈለሰፉ፤ መርሆውም በከዋክብት መገኛ ላይ ነው። ግን ውስጥ አስቸጋሪ ሁኔታዎችእነዚህ መሳሪያዎች ሁልጊዜ መስራት አይችሉም.

ውስጥ የተፈለሰፈው የጋይሮስኮፕ አሠራር መጀመሪያ XIXክፍለ ዘመን በጀርመናዊው የስነ ፈለክ ተመራማሪ እና የሂሳብ ሊቅ ዮሃን ቦነንበርገር ላይ የተመካ አልነበረም መጥፎ የአየር ሁኔታ, መንቀጥቀጥ, ድምጽ ማሰማት ወይም ኤሌክትሮማግኔቲክ ጣልቃገብነት. ይህ መሳሪያ በመሃል ላይ የሚያልፍ ዘንግ ያለው ሄቪ ሜታል ዲስክ ነበር። ይህ አጠቃላይ መዋቅር በቀለበት ውስጥ ተዘግቷል. ግን አንድ ጉልህ ጉድለት ነበረው - በግጭት ኃይሎች ምክንያት ሥራው በፍጥነት ቀነሰ።

በ 19 ኛው ክፍለ ዘመን ሁለተኛ አጋማሽ ላይ የጂሮስኮፕን አሠራር ለማፋጠን እና ለማቆየት ኤሌክትሪክ ሞተር ለመጠቀም ታቅዶ ነበር.

በሃያኛው ክፍለ ዘመን ጋይሮስኮፕ ኮምፓስን በአውሮፕላኖች, በሮኬቶች እና በባህር ሰርጓጅ መርከቦች ውስጥ ተክቷል.

በጋይሮኮምፓስ ውስጥ የሚሽከረከር ዊል (rotor) በጂምባል ውስጥ ተጭኗል ፣ ይህ ቋሚ አካል በብዙ አውሮፕላኖች ውስጥ በአንድ ጊዜ በነፃነት መሽከርከር የሚችልበት ሁለንተናዊ ድጋፍ ነው። ከዚህም በላይ የተንጠለጠለበት ቦታ በራሱ እንዴት እንደሚለወጥ ምንም እንኳን የሰውነት መዞር ዘንግ አቅጣጫ ሳይለወጥ ይቆያል. ይህ ዓይነቱ እገዳ እንቅስቃሴ በሚኖርበት ቦታ ለመጠቀም በጣም ምቹ ነው. ከሁሉም በላይ, በውስጡ የተስተካከለ ነገር ምንም ይሁን ምን አቀባዊ አቀማመጥ ይይዛል.

ጋይሮስኮፕ rotor በጠፈር ውስጥ አቅጣጫውን ይጠብቃል. ምድር ግን ትዞራለች። እና በ 24 ሰዓታት ውስጥ የ rotor ዘንግ የሚሰራው ለተመልካቾች ይመስላል ሙሉ መዞር. በጂሮኮምፓስ ውስጥ, rotor ክብደትን በመጠቀም በአግድም አቀማመጥ ተይዟል. የስበት ኃይል ጉልበት ይፈጥራል፣ እና የ rotor ዘንግ ሁልጊዜ ወደ ሰሜን ይመራል።

ጋይሮስኮፕ ሆኗል በጣም አስፈላጊው አካልየአውሮፕላኖች እና መርከቦች የአሰሳ ስርዓቶች.

በአቪዬሽን ውስጥ, አርቲፊሻል ሆራይዞን የተባለ መሳሪያ ጥቅም ላይ ይውላል. ይህ ሮል እና ፒች ማዕዘኖች የሚወሰኑበት ጋይሮስኮፒክ መሳሪያ ነው።

ጋይሮስኮፒክ ማረጋጊያዎች እንዲሁ ከላይ ላይ ተመስርተው ተፈጥረዋል. በፍጥነት የሚሽከረከር ዲስክ በማዞሪያው ዘንግ ላይ ለውጦችን ይከላከላል እና በመርከቦች ላይ "ማቆር" ("quenches"). እንዲህ ያሉት ማረጋጊያዎችም ሚዛናቸውን በአቀባዊ እና በአግድም ለማረጋጋት በሄሊኮፕተሮች ውስጥ ያገለግላሉ።

ከላይ ብቻ ሳይሆን ማስቀመጥ ይችላል የተረጋጋ አቀማመጥከመዞሪያው ዘንግ አንጻር. ሰውነት ትክክለኛ ከሆነ የጂኦሜትሪክ ቅርጽ, በሚሽከረከርበት ጊዜ, መረጋጋትን ለመጠበቅም ይችላል.

የላይኛው "ዘመዶች".

የላይኛው "ዘመዶች" አሉት. ይህ የብስክሌት እና የጠመንጃ ጥይት ነው። በአንደኛው እይታ ሙሉ ለሙሉ የተለያዩ ናቸው. ምን አንድ ያደርጋቸዋል?

እያንዳንዱ የብስክሌት መንኮራኩሮች እንደ አናት ሊቆጠሩ ይችላሉ። መንኮራኩሮቹ የማይንቀሳቀሱ ከሆነ ብስክሌቱ ከጎኑ ይወድቃል። እና እነሱ ከተንከባለሉ, እሱ ደግሞ ሚዛኑን ይጠብቃል.

እና ከጠመንጃ የተተኮሰ ጥይት እንዲሁ በበረራ ውስጥ ይሽከረከራል ፣ ልክ እንደ አናት። የጠመንጃ በርሜል ጠመንጃ ጠመንጃ ስላለው በዚህ መንገድ ይሠራል። ጥይቱ በእነሱ ውስጥ ሲሮጥ, የማዞሪያ እንቅስቃሴ ይቀበላል. እና በአየር ውስጥ በርሜል ውስጥ ካለው ሹል ጫፍ ጋር ተመሳሳይ ቦታ ይይዛል. የመድፍ ዛጎሎች በተመሳሳይ መንገድ ይሽከረከራሉ. የመድፍ ኳሶችን ከሚተኩሱ አሮጌ መድፍ በተለየ የበረራ ክልሉ እና የፕሮጀክቶቹ ትክክለኛነት ከፍ ያለ ነው።

ጥሩ አናት በቀላሉ መሽከርከር አለበት. ይህንን ለማድረግ የስበት ኃይልን መሃከል በትክክል ማስቀመጥ አስፈላጊ ነው በከፍተኛ ፍጥነት የሚሽከረከረው የላይኛው ዘንግ ሳይለወጥ ለማቆየት ይጥራል እና አይወድቅም. ቀስ በቀስ, በግጭት ምክንያት, የማዞሪያው ፍጥነት ይቀንሳል. እና ፍጥነቱ በቂ ካልሆነ ፣የላይኛው ጠመዝማዛ ዘንግ ከአቀባዊው ይርቃል ፣ከዚያም ውድቀት ይከተላል።

በልጅነታቸው ከቁንጮ ጋር ከተጫወቱት በሺዎች ከሚቆጠሩ ሰዎች ውስጥ፣ ብዙዎች ይህንን ጥያቄ በትክክል መመለስ አይችሉም። እንዴት፣ በእውነቱ፣ የሚሽከረከር አናት፣ በአቀባዊ ወይም በግድ የተቀመጠ፣ አያልቅምከሁሉም የሚጠበቁ ነገሮች በተቃራኒ?

በዚህ ያልተረጋጋ በሚመስል ሁኔታ ውስጥ የሚይዘው የትኛው ኃይል ነው? ክብደት አይጎዳውም? በጣም አስደሳች የሆነ የሃይሎች መስተጋብር እዚህ እየተካሄደ ነው። የመዞሪያው አናት ንድፈ ሃሳብ ቀላል አይደለም, እና ወደ እሱ ጠለቅ ብለን አንገባም. እንዘርዘር ብቻ ዋና ምክንያት, በዚህ ምክንያት የሚሽከረከር የላይኛው ክፍል አይወድቅም.

በሥዕሉ ላይ ከላይ ወደ ቀስቶቹ አቅጣጫ ሲዞር ያሳያል. የጠርዙን ክፍል ሀ እና ክፍል B ተቃራኒውን ያስተውሉ ። ክፍል ሀ ከእርስዎ የራቀ ነው፣ ክፍል B ወደ እርስዎ። የላይኛውን ዘንግ ወደ አንተ ዘንበል ስትል እነዚህ ክፍሎች ምን አይነት እንቅስቃሴ እንደሚቀበሉ አሁን ተመልከት።

በዚህ ግፊት ክፍል ሀን ወደ ላይ፣ ክፍል B ወደ ታች እንዲወርድ ያስገድዳሉ። ሁለቱም ክፍሎች ወደ ራሳቸው እንቅስቃሴ በትክክለኛው ማዕዘን ይቀበላሉ. ነገር ግን በከፍተኛ ፍጥነት በሚሽከረከርበት ጊዜ የዲስክ ክፍሎቹ የዳርቻ ፍጥነት በጣም ከፍተኛ ስለሆነ ፣ እርስዎ ሪፖርት የሚያደርጉት ኢምንት ፍጥነት ፣ እስከ ነጥቡ ትልቅ ክብ ፍጥነት በመጨመር ውጤቱን ከዚህ ክብ ፍጥነት ጋር በጣም ቅርብ ያደርገዋል - እና የላይኛው እንቅስቃሴ ማለት ይቻላል አይለወጥም።

ስለዚህም ከላይ ለመጣል የሚደረጉ ሙከራዎችን የሚቃወመው ለምን እንደሆነ ግልጽ ነው። በላይኛው ግዙፍ እና በፍጥነት በሚሽከረከርበት መጠን, የበለጠ ግትርነት ጥቆማዎችን ይቋቋማል.

ከላይ የሚሽከረከር ፣ እየተወረወረ፣የእሱን ዘንግ የመጀመሪያውን አቅጣጫ ይጠብቃል.
የዚህ ማብራሪያ ፍሬ ነገር በቀጥታ የተያያዘ ነው ከማይነቃነቅ ህግ ጋር.እያንዳንዱ የላይኛው ክፍል በክበብ ውስጥ በአውሮፕላን ውስጥ ወደ ማዞሪያ ዘንግ ይንቀሳቀሳል. እንደ inertia ህግ በእያንዳንዱ ቅፅበት ቅንጣቱ ከክበቡ ወደ ቀጥታ መስመር ታንጀንት ወደ ክበቡ ለመንቀሳቀስ ይሞክራል።

ነገር ግን እያንዳንዱ ታንጀንት ከክብ እራሱ ጋር በተመሳሳይ አውሮፕላን ውስጥ ይገኛል; ስለዚህ እያንዳንዱ ቅንጣት በአውሮፕላን ውስጥ ሁል ጊዜ ከመዞሪያው ዘንግ ጋር ቀጥ ብሎ እንዲቆይ ለመንቀሳቀስ ይሞክራል።

ከላይ ያሉት ሁሉም አውሮፕላኖች እንደሚከተለው ነው. ወደ ዘንግ ቀጥ ብሎሽክርክሪቶች በጠፈር ውስጥ ቦታቸውን ይይዛሉ, እና ስለዚህ ለእነሱ የተለመደው, ማለትም የመዞሪያው ዘንግ ራሱ, አቅጣጫውን ለመጠበቅ ይጥራል.
የውጭ ኃይል በእሱ ላይ በሚሠራበት ጊዜ የሚከሰቱትን የላይኛውን እንቅስቃሴዎች ሁሉ ግምት ውስጥ አንገባም.

ይህ በጣም ብዙ ዝርዝር ማብራሪያ ያስፈልገዋል, ይህም ምናልባት አሰልቺ ይመስላል.
የማንኛውም የሚሽከረከር አካል የመዞሪያ ዘንግ አቅጣጫ ሳይለወጥ እንዲቆይ የሚፈልገውን ምክንያት ለማስረዳት ብቻ ፈልጌ ነበር። ይህ ንብረት በዘመናዊ ቴክኖሎጂ በስፋት ጥቅም ላይ ይውላል. የተለያዩ ጋይሮስኮፒክ(ከላይ ባለው ንብረት ላይ የተመሰረተ) መሳሪያዎች - ኮምፓስ, ማረጋጊያዎች, ወዘተ - በመርከቦች እና በአውሮፕላኖች ላይ ተጭነዋል. ቀላል የሚመስለውን አሻንጉሊት መጠቀም እንደዚህ ነው.

ማሽከርከር በበረራ ውስጥ የፕሮጀክቶች እና ጥይቶች መረጋጋትን ያረጋግጣል ፣ እንዲሁም በሚንቀሳቀሱበት ጊዜ የቦታ ፕሮጄክተሮች - ሳተላይቶች እና ሮኬቶች - መረጋጋትን ለማረጋገጥ ሊያገለግሉ ይችላሉ።