Topaç nedir? Okul ansiklopedisi

Önceki bölümü okuyup anlayarak fethettiğimiz küçük zirve, başlıkta sorulan soruyu cevaplamamızı sağlıyor.

Örneğin kitabın başında açıklanan gibi bir tür üst kısım hayal edelim - ince bir çelik eksen üzerine monte edilmiş ince bir pirinç disk (dişli). Üst kısmın bu versiyonu Şekil 4'te gösterilmektedir.

Çizimin karmaşıklığının sizi korkutmasına izin vermeyin, bu sadece görünüştedir. Sonuçta karmaşık olan, yeterince anlaşılmayan bir şeydir. Biraz çaba ve dikkat - ve her şey basit ve net hale gelecektir.

Şekil 4.

Hadi alalım dikdörtgen sistem koordinatlar xyz merkezini rafın kütle merkezine yani CM noktasına yerleştirin. Ekseni bırak züst kısmın kendi hızlı dönüş ekseninden geçer, ardından eksen xyz diskin düzlemine paralel olacak ve içinde yer alacaktır. Eksenler konusunda anlaşalım xyz Kendi hızlı dönüşü dışında tepenin tüm hareketlerine katılır.

Sağdaki üst köşe(Şekil 4, b) aynı koordinat sistemini gösteriyoruz xyz. Daha sonra vektörlerin “dilini” konuşmak için buna ihtiyacımız olacak.

Öncelikle üst kısmı döndürmeyeceğiz ve onu eksenin alt ucuyla destek düzlemine, örneğin bir masanın yüzeyine yerleştirmeye çalışacağız. Sonuç beklentilerimizi boşa çıkarmayacak: Tepe kesinlikle yan yatacak. Bu neden oluyor? Tepenin kütle merkezi (nokta SANTİMETRE) destek noktasının (noktası) üzerinde yer alır HAKKINDA). Ağırlık kuvveti Güst kısım zaten bildiğimiz gibi CM noktasına uygulanır. Bu nedenle eksendeki herhangi bir küçük sapma z dikey B'den üst kısım, bir kuvvet omuzunun ortaya çıkmasına neden olacaktır G dayanak noktasına göre HAKKINDA yani bir anın ortaya çıkışı M, üst kısmı hareketi yönünde, yani eksen etrafında yıkacak X.

Şimdi üst kısmı z ekseni etrafında yüksek bir Sh açısal hızına döndürelim. Daha önce olduğu gibi üst kısmın z ekseni dikey B'den küçük bir açıyla eğilsin. Aynı anda M zirveye çıkıyor. Şimdi ne değişti? Daha sonra göreceğimiz gibi pek çok şey değişti ama bu değişikliklerin temelinde artık her maddi noktanın Ben Diskin Sh açısal hızıyla dönmesi nedeniyle disk zaten doğrusal bir V hızına sahiptir.

Diskte bir nokta seçelim, örneğin m A kütlesine sahip olan ve diskin orta düzleminde dönme ekseninden r kadar uzaklıkta bulunan A noktası (r, diskin yarıçapıdır). Devir başına hareketinin özelliklerini ele alalım.

Yani, içinde başlangıç anı Zamanda, A noktası, diskteki diğer tüm noktalar gibi doğrusal bir hıza sahiptir ve V A'nın vektörü disk düzleminde yer alır. Üst kısım (ve diski), Wi vektörleri disk düzlemine dik olan diskin noktalarına doğrusal hızlar vererek üst kısmı ters çevirmeye çalışan* bir M momenti tarafından etkilenmektedir.

M momentinin etkisi altında A noktası W A hızını kazanmaya başlar. Atalet kanunu gereği maddi bir noktanın hızı bir anda artamaz. Bu nedenle, başlangıç konumunda (A noktası y eksenindedir), hızı W A =0'dır ve yalnızca diskin dörtte bir dönüşünden sonra (dönen A noktası zaten eksen üzerinde olduğunda) X) W A hızı artar ve maksimum olur. Bu, M momentinin etkisi altında dönen tepenin eksen etrafında döndüğü anlamına gelir. en ve eksen etrafında değil X(bükülmemiş üst kısımda olduğu gibi). Bu fenomen, zirvenin gizemini çözmenin başlangıcına işaret ediyor.

Tepenin M momentinin etkisi altında dönmesine devinim denir ve açısal hız dönüş - devinim hızı, bunu y p olarak belirtelim, üst kısım y ekseni etrafında dönmeye başladı.

Bu hareket, yüksek Shch açısal hızıyla tepenin kendi (göreceli) dönüşüne bağlı olarak taşınabilir.

Taşınabilir hareketin bir sonucu olarak, göreceli vektör doğrusal hız V Önemli bir A noktası, zaten geri dönmüştür ve başlangıç pozisyonu, taşınabilir rotasyona doğru çevrilecektir.

Böylece, taşınabilir hareketin göreli hareket üzerindeki etkisine dair zaten aşina olduğumuz bir resim ortaya çıkıyor; bu etki Coriolis ivmesine yol açıyor.

A noktasının Coriolis ivme vektörünün yönü (önceki bölümde verilen kurala uygun olarak) vektörün döndürülmesiyle bulunacaktır. bağıl hızÜst kısmın taşınabilir (devinimli) dönüşü yönünde 90° A noktasının V A'sı. Kütlesi mA olan A noktasının Coriolis ivmesi a, ivme vektörü a k'nın tersi yönde yönlendirilen bir atalet kuvveti FK üretir ve diskin A noktasıyla temas halindeki maddi noktalarına uygulanır.

muhakeme benzer şekilde, disk üzerindeki herhangi bir başka maddi nokta için Coriolis ivmesi ve eylemsizlik kuvveti vektörlerinin yönleri elde edilebilir.

A noktasına dönelim. Omuza etkiyen FK atalet kuvveti R x ekseni etrafında üstte hareket eden bir M GA momenti yaratır. Coriolis eylemsizlik kuvveti tarafından oluşturulan bu momente jiroskopik denir.

Değeri aşağıdaki formül kullanılarak belirlenir:

M GA = R F k = m A r 2 Shch P = BEN A

Boyut BEN A = m Ar 2 noktanın kütlesine ve dönme eksenine olan uzaklığına bağlı olarak noktanın eksenel atalet momenti olarak adlandırılır. Bir noktanın eylemsizlik momenti, onun dönme hareketi sırasındaki eylemsizliğinin bir ölçüsüdür. Atalet momenti kavramı mekaniğe L. Euler tarafından tanıtıldı.

Yalnızca bireysel noktalar değil, aynı zamanda tüm cisimlerin eylemsizlik momentleri vardır, çünkü bunlar bireysel noktalardan oluşur. maddi noktalar. Bunu aklımızda tutarak, üstteki diskin yarattığı jiroskopik MG momenti için bir formül oluşturalım. Bunu yapmak için önceki formülde noktanın eylemsizlik momentini değiştiriyoruz BEN A diskin eylemsizlik anında BEN Diskin tüm noktaları (sırasıyla antilop eksenleri üzerinde bulunanlar hariç) aynı Shch ve Shch P açısal hızlarıyla döndüğünden, D ve Shch ve Shch P açısal hızları aynı kalacaktır.

OLUMSUZ. Tepelerin ve jiroskopların mekaniği üzerinde de çalışan "Rus havacılığının babası" Zhukovsky, jiroskopik momentin yönünü belirlemek için aşağıdaki basit kuralı formüle etti (Şekil 4, b): jiroskopik moment, kinetik moment vektörünü (H) en kısa yol boyunca taşınabilir dönmenin açısal hızı vektörü (uP) ile birleştirmek.

Özel bir durumda, taşınabilir dönme hızı, devinim hızıdır.

Pratikte, devinim yönünü belirlemek için de benzer bir kural kullanılır: devinim, kinetik momentum vektörü H'yi momentum vektörü ile birleştirme eğilimindedir. fiziksel güç En kısa yol boyunca M.

Bunlar basit kurallar Jiroskopik olayların temelinde yer alan bu kavramları gelecekte yaygın olarak kullanacağız.

Ama en başa dönelim. X ekseni etrafında dönerken neden düşmediği açıktır - jiroskopik moment bunu engelliyor. Ama belki de devinim nedeniyle y ekseni etrafında dönerek düşebilir? İkisi de değil! Gerçek şu ki, devindikçe üst kısım y ekseni etrafında dönmeye başlar, bu da G ağırlık kuvvetinin aynı eksen etrafında üst tarafa etki eden bir moment yaratmaya başladığı anlamına gelir. Bu resim bize zaten tanıdık geliyor; dönen bir tepenin davranışını incelemeye onunla başladık. Bu nedenle, bu durumda, tepenin y ekseni etrafında uzun süre eğilmesine izin vermeyecek, ancak tepenin hareketini başka bir düzleme aktaracak ve içinde fenomeninin olduğu bir alay ve jiroskopik moment ortaya çıkacaktır. tekrar tekrarlanacaktır.

Böylece açısal hız kendi rotasyonuÜst U büyüktür, yerçekimi momenti devinim ve jiroskopik momente neden olur, bu da tepenin herhangi bir yönde düşmesini engeller. Bu eksenin stabilitesini açıklar Rüst kısmın dönüşü. Bazı basitleştirmelere izin vererek, üst eksenin ucunun, yani K noktasının bir daire içinde hareket ettiğini ve dönme ekseninin kendisinin olduğunu varsayabiliriz. z uzayda anlatıyor konik yüzeyler bir noktada köşeleri olan HAKKINDA.

Dönen bir üst kısım, tek bir sabit noktaya sahip olan bir gövdenin hareketinin bir örneğidir (bir üst kısım için bu, O noktasıdır). Böyle bir cismin hareketinin doğası sorunu oynandı önemli rol Bilim ve teknolojinin gelişmesinde birçok seçkin bilim adamı, çalışmalarını bunun çözümüne adadı.

Çocukluğunda topla oynayan binlerce insandan pek çoğu bu soruyu doğru cevaplayamayacak. Aslında dikey veya eğimli olarak yerleştirilen döner bir tablanın tüm beklentilerin aksine devrilmemesi gerçeğini nasıl açıklayabiliriz? Onu bu kadar istikrarsız görünen bir konumda tutan hangi güç var? Ağırlık onu etkilemiyor mu?

Burada çok ilginç bir güç etkileşimi yaşanıyor. Topaç teorisi basit değil ve biz de bu konunun derinlerine inmeyeceğiz. Dönen tepenin düşmemesinin yalnızca ana nedenini özetleyelim.

Şek. Şekil 26, oklar yönünde dönen bir üst kısmı göstermektedir. kısmına dikkat edin A onun jantı ve kısmı İÇİNDE, bunun tam tersi. Parça A kısmen senden uzaklaşma eğiliminde İÇİNDE- sana. Şimdi üst kısmın eksenini kendinize doğru eğdiğinizde bu parçaların nasıl bir hareket aldığını gözlemleyin. Bu itmeyle parçayı zorlarsınız A kısmı yukarı taşı İÇİNDE- aşağı; her iki parça da kendilerine dik açılarda bir itme alır kendi hareketi. Ancak tepenin hızlı dönüşü sırasında diskin parçalarının çevresel hızı çok yüksek olduğundan, rapor ettiğiniz önemsiz hız, noktanın büyük dairesel hızına eklendiğinde, bu dairesel hıza çok yakın bir sonuç verir - ve üst kısmın hareketi neredeyse değişmiyor. Bu, tepenin onu devirme girişimine neden direndiğini açıkça ortaya koyuyor. Üst kısım ne kadar büyük olursa ve ne kadar hızlı dönerse, devrilmeye o kadar dirençli olur.

Tepe neden düşmüyor?

Bu açıklamanın özü doğrudan eylemsizlik yasasıyla ilgilidir. Tepedeki her parçacık, dönme eksenine dik bir düzlemde bir daire içinde hareket eder. Eylemsizlik yasasına göre parçacık her an daireden daireye teğet olan bir doğruya doğru hareket etme eğilimindedir. Ancak her teğet çemberin kendisi ile aynı düzlemde yer alır; bu nedenle her parçacık her zaman dönme eksenine dik bir düzlemde kalacak şekilde hareket etme eğilimindedir. Buradan, dönme eksenine dik olan üstteki tüm düzlemlerin uzaydaki konumlarını koruma eğiliminde oldukları ve dolayısıyla onlara dik olan ortak düzlemin, yani dönme ekseninin kendisinin de yönünü koruma eğiliminde olduğu sonucu çıkar.

Fırlatılan topaç kendi ekseninin orijinal yönünü korur.

Tepeye dış bir kuvvet etki ettiğinde ortaya çıkan tüm hareketleri dikkate almayacağız. Bu çok fazla şey gerektirir detaylı açıklamalar sıkıcı görünebilir. Sadece dönen herhangi bir cismin dönme ekseninin yönünü değiştirmeden koruma arzusunun nedenini açıklamak istedim.

Bu özellik yaygın olarak kullanılmaktadır modern teknoloji. Gemilere ve uçaklara çeşitli jiroskopik (tepenin özelliklerine bağlı olarak) cihazlar - pusulalar, dengeleyiciler vb. - monte edilir. [Dönme, mermilerin ve mermilerin uçuş sırasında stabilitesini sağlar ve aynı zamanda uzay mermilerinin (uydular ve roketler) hareket ederken stabilitesini sağlamak için de kullanılabilir (Editörün notu).]

İşte böyle faydalı kullanım görünüşte basit bir oyuncak.

Burada çok ilginç bir güç etkileşimi yaşanıyor. Topaç teorisi basit değil ve biz de bu konunun derinlerine inmeyeceğiz. Dönen tepenin düşmemesinin yalnızca ana nedenini özetleyelim.

Şek. Şekil 26, oklar yönünde dönen bir üst kısmı göstermektedir. Kenarının A kısmına ve karşısındaki B kısmına dikkat edin. A kısmı sizden uzaklaşmaya, B kısmı ise size doğru hareket etme eğilimindedir. Şimdi üst kısmın eksenini kendinize doğru eğdiğinizde bu parçaların nasıl bir hareket aldığını gözlemleyin. Bu itmeyle A kısmını yukarıya, B kısmını aşağı doğru hareket etmeye zorlarsınız; her iki parça da kendi hareketlerine dik açılarda bir itme alır. Ancak tepenin hızlı dönüşü sırasında diskin parçalarının çevresel hızı çok yüksek olduğundan, rapor ettiğiniz önemsiz hız, noktanın büyük dairesel hızına eklendiğinde, bu dairesel hıza çok yakın bir sonuç verir - ve üst kısmın hareketi neredeyse değişmiyor. Dolayısıyla tepenin kendisini devirmeye yönelik girişimlere neden direndiği açıktır. Üst kısım ne kadar büyük olursa ve ne kadar hızlı dönerse, devrilmeye o kadar dirençli olur.

Şekil 26. Tepe neden düşmüyor?

Şekil 27. Topaç fırlatıldığında ekseninin orijinal yönünü korur.

Tepeye dış bir kuvvet etki ettiğinde ortaya çıkan tüm hareketleri dikkate almayacağız. Bu çok fazla ayrıntılı açıklama gerektirecektir ve bu da muhtemelen sıkıcı görünecektir. Sadece dönen herhangi bir cismin dönme ekseninin yönünü değiştirmeden koruma arzusunun nedenini açıklamak istedim.

Bu özellik modern teknoloji tarafından yaygın olarak kullanılmaktadır. Gemilere ve uçaklara çeşitli jiroskopik (tepenin özelliğine bağlı olarak) cihazlar - pusulalar, dengeleyiciler vb. - monte edilir.

Görünüşte basit bir oyuncağın faydalı kullanımı budur.

Hokkabazların sanatı

Birçok inanılmaz sihirbazlık numaralarıÇeşitli hokkabaz programları da dönme ekseninin yönünü korumak için dönen gövdelerin özelliğine dayanmaktadır. şuradan bir alıntı yapayım heyecan verici kitap İngiliz fizikçi prof. John Perry'nin Dönen Topu.

Şekil 28. Döndürülerek atılan bir paranın nasıl uçtuğu.

Şekil 29. Döndürülmeden atılan bir madeni para rastgele bir konuma düşüyor.

Şekil 30. Fırlatılan bir şapka, kendi ekseni etrafında döndürülürse daha kolay yakalanır.

Bir gün muhteşem bir odada kahve içen ve tütün içen izleyicilere bazı deneylerimi gösteriyordum. konser salonu Londra'da "Victoria". Dinleyicilerimin ilgisini elimden geldiğince çekmeye çalıştım ve düz bir yüzüğün fırlatılması durumunda nereye düşeceğinin önceden belirlenebilmesi için nasıl döndürülmesi gerektiğinden bahsettim; Birine şapka fırlatıp sopayla bu nesneyi yakalamak istediklerinde de aynı şeyi yaparlar. Dönen bir cismin ekseninin yönü değiştiğinde uyguladığı dirence her zaman güvenebilirsiniz. Ayrıca dinleyicilerime, bir topun namlusunu düzgün bir şekilde cilaladıktan sonra görüşün doğruluğuna asla güvenilemeyeceğini açıkladım; Sonuç olarak, artık yivli ağızlıklar yapılıyor, yani kesiliyorlar içeri silah namluları, top güllesinin veya merminin çıkıntılarının içine oturduğu spiral şekilli oluklardır, böylece ikincisinin alması gerekir. dönme hareketi Barutun patlamasının kuvveti onu top kanalı boyunca hareket etmeye zorladığında. Bu sayede mermi, kesin olarak tanımlanmış bir dönme hareketi ile silahı terk eder.

Şapka veya disk atma konusunda hiç becerim olmadığından bu ders boyunca yapabildiğim tek şey buydu. Ancak konferansımı bitirdikten sonra sahnede iki hokkabaz belirdi ve yukarıda bahsedilen yasaların bu iki sanatçının yaptığı her bir numaradan daha iyi bir şekilde gösterilmesini isteyemezdim. Dönen şapkaları, çemberleri, tabakları, şemsiyeleri birbirlerine attılar... Hokkabazlardan biri havaya fırlattı. bütün bir seri bıçaklar, onları tekrar tekrar yakalayıp büyük bir doğrulukla fırlattı; bu olayların açıklamasını yeni duyan dinleyicilerim zevkle sevindiler; hokkabazın her bıçağa verdiği dönüşü fark etti, bıçağı elinden bıraktı, böylece bıçağın kendisine tekrar hangi pozisyonda döneceğini muhtemelen bilebilecekti. O zaman, o akşam yapılan hokkabazlık numaralarının neredeyse istisnasız hepsinin yukarıda belirtilen prensibin bir örneği olduğuna şaşırdım.

Muhtemelen her birimizin çocuklukta bir topaç oyuncağı vardı. Onun dönüşünü izlemek ne kadar ilginçti! Ve sabit bir topacın neden dikey olarak duramayacağını gerçekten anlamak istedim, ancak onu fırlattığınızda dönmeye başlar ve düşmez, tek bir destek üzerinde dengeyi korur.

Topaç sadece bir oyuncak olmasına rağmen fizikçilerin yakından ilgisini çekti. Topaç, fizikte topaç olarak adlandırılan vücut türlerinden biridir. Bir oyuncak olarak, çoğunlukla merkezden geçen bir eksenle birbirine bağlanan iki yarım koniden oluşan bir tasarıma sahiptir. Ancak üst kısım farklı bir şekle sahip olabilir. Örneğin, bir saat mekanizmasının dişlisi de bir jiroskop gibi bir üst kısımdır - bir çubuğa monte edilmiş devasa bir disk. En basit üst kısım, merkeze yerleştirilmiş bir eksene sahip bir diskten oluşur.

Hiçbir şey bir tavanın sabit durumdayken dik durmasını sağlayamaz. Ancak onu bir kez çevirdiğinizde keskin uçta sağlam bir şekilde duracaktır. Ve ne daha yüksek hız dönüşü ne kadar istikrarlı olursa konumu da o kadar stabil olur.

Topaç neden düşmüyor?

Resme tıklayın

Eylemsizlik yasasına göre, Newton'un keşfettiği Hareket halindeki tüm cisimler hareketin yönünü ve hızın büyüklüğünü koruma eğilimindedir. Buna göre döner tabla da bu yasaya uymaktadır. Atalet kuvveti, hareketin orijinal doğasını korumaya çalışarak tepenin düşmesini önler. Elbette yerçekimi tepeyi devirmeye çalışır, ancak ne kadar hızlı dönerse atalet kuvvetinin üstesinden gelmek o kadar zor olur.

Bir tepenin devinimi

Üst kısmı şekilde gösterilen yönde saat yönünün tersine dönerek itelim. Uygulanan kuvvetin etkisi altında sola doğru eğilecektir. A noktası aşağı, B noktası yukarı doğru hareket ediyor. Eylemsizlik yasasına göre her iki nokta da itmeye direnecek ve eski haline dönmeye çalışacaktır. başlangıç pozisyonu. Sonuç olarak, itme yönüne dik olarak yönlendirilen bir devinim kuvveti ortaya çıkacaktır. Üst kısım, kendisine uygulanan kuvvete göre 90° açıyla sola dönecektir. Dönüş saat yönünde olsaydı aynı açıyla sağa dönerdi.

Üst kısım dönmediyse, yerçekiminin etkisi altında hemen bulunduğu yüzeye düşecektir. Ancak dönerken düşmez, ancak diğer dönen cisimler gibi açısal momentum (açısal momentum) alır. Bu anın büyüklüğü tepenin kütlesine ve dönüş hızına bağlıdır. Dönme sırasında tepenin eksenini dikeye göre bir eğim açısını korumaya zorlayan bir dönme kuvveti ortaya çıkar.

Zamanla üst kısmın dönüş hızı azalır ve hareketi yavaşlamaya başlar. Üst noktası yavaş yavaş orijinal konumundan yanlara doğru sapar. Hareketi birbirinden ayrılan bir sarmalda gerçekleşir. Bu, tepe ekseninin devinimidir.

Devinimin etkisi, dönüşünün yavaşlamasını beklemeden sadece üst kısmı ittiğinizde, yani ona uyguladığınızda da gözlemlenebilir. dış kuvvet. Uygulanan kuvvetin momenti üst eksenin açısal momentumunun yönünü değiştirir.

Dönen bir cismin açısal momentumundaki değişim oranının, cisme uygulanan kuvvet momentinin büyüklüğüyle doğru orantılı olduğu deneysel olarak doğrulanmıştır.

Jiroskop

Resme tıklayın

Topaçları itmeye çalışırsanız, sallanacak ve dikey konuma dönecektir. Üstelik onu fırlattığınızda ekseni yine de yönünü koruyacaktır. Tepenin bu özelliği teknolojide kullanılmaktadır.

İnsanlık jiroskopu icat etmeden önce, farklı yollar uzayda yönelim. Bunlar bir çekül hattı ve temeli yerçekimi olan bir seviyeydi. Daha sonra Dünya'nın manyetizmasını kullanan bir pusula ve prensibi yıldızların konumuna dayanan bir usturlap icat ettiler. Ama içinde zor koşullar bu cihazlar her zaman çalışamıyordu.

Jiroskopun işleyişi, icat edildi XIX'in başı yüzyılda Alman gökbilimci ve matematikçi Johann Bonenberger tarafından kötü hava, sallanma, sallanma veya elektromanyetik girişim. Bu cihaz, ortasından geçen bir eksene sahip ağır metal bir diskti. Bütün bu yapı bir halka içine alınmıştı. Ancak önemli bir dezavantajı vardı; sürtünme kuvvetleri nedeniyle işi hızla yavaşladı.

19. yüzyılın ikinci yarısında jiroskopun çalışmasını hızlandırmak ve sürdürmek için bir elektrik motorunun kullanılması önerildi.

Yirminci yüzyılda jiroskop, uçaklarda, roketlerde ve denizaltılarda pusulanın yerini aldı.

Bir jiroskop pusulasında, sabit bir gövdenin birkaç düzlemde aynı anda serbestçe dönebildiği evrensel mafsallı bir destek olan bir gimbal içine dönen bir tekerlek (rotor) monte edilir. Ayrıca, süspansiyonun konumu nasıl değişirse değişsin, gövdenin dönme ekseninin yönü değişmeden kalacaktır. Bu tür süspansiyonun hareketin olduğu yerlerde kullanılması çok uygundur. Sonuçta, içine sabitlenen bir nesne ne olursa olsun dikey konumunu koruyacaktır.

Jiroskop rotoru uzayda yönünü korur. Ama Dünya dönüyor. Ve gözlemciye öyle gelecektir ki 24 saat içinde rotor ekseni tam dönüş. Jiroskop pusulasında rotor, bir ağırlık kullanılarak yatay konumda tutulur. Yerçekimi tork yaratır ve rotor ekseni her zaman kuzeye doğru yönlendirilir.

Jiroskop haline geldi en önemli unsur uçak ve gemilerin navigasyon sistemleri.

Havacılıkta yapay ufuk adı verilen bir cihaz kullanılır. Bu, yuvarlanma ve eğim açılarının belirlendiği jiroskopik bir cihazdır.

Jiroskopik stabilizatörler de tepeye dayalı olarak oluşturulmuştur. Hızla dönen bir disk, dönme eksenindeki değişiklikleri önler ve gemilerdeki yalpalamayı "söndürür". Bu stabilizatörler helikopterlerde de dengeyi dikey ve yatay olarak stabilize etmek için kullanılır.

Sadece üst kısım tasarruf edemez istikrarlı konum dönme eksenine göre. Eğer vücut doğruysa geometrik şekil, dönerken aynı zamanda stabiliteyi de koruyabilir.

Zirvenin "akrabaları"

En tepede “akrabalar” var. Bu bir bisiklet ve bir tüfek mermisi. İlk bakışta tamamen farklılar. Onları birleştiren ne?

Bisikletin tekerleklerinin her biri üst kısım olarak düşünülebilir. Tekerlekler hareket etmezse bisiklet yana doğru düşer. Ve eğer yuvarlanırlarsa, o da dengeyi korur.

Ve bir tüfekten atılan mermi de uçarken tıpkı topaç gibi döner. Tüfek namlusunda vidalı tüfek bulunduğundan bu şekilde davranır. Mermi bunların içinden geçerken bir dönme hareketi alır. Ve havada, keskin ucu öne gelecek şekilde namludakiyle aynı pozisyonu korur. Top mermileri de aynı şekilde dönüyor. Gülle atan eski topların aksine, bu tür mermilerin uçuş menzili ve doğruluğu daha yüksektir.

İyi bir topaç kolayca dönmelidir. Bunu yapmak için ağırlık merkezini doğru bir şekilde yerleştirmek gerekir. Yüksek hızda dönen üst kısım, ekseninin konumunu değiştirmeden korumaya çalışır ve düşmez. Yavaş yavaş sürtünme nedeniyle dönüş hızı azalır.

Hız yetersiz hale geldiğinde ise tepenin ekseni dikeyden uzaklaşıyor ve ardından düşüş yaşanıyor. Çocukluğunda topla oynayan binlerce insandan pek çoğu bu soruyu doğru cevaplayamayacak. Aslında, dikey veya hatta eğik olarak yerleştirilmiş dönen bir tepenin, devrilmiyor

tüm beklentilerin aksine mi? Onu bu kadar istikrarsız görünen bir konumda tutan hangi güç var? Ağırlık onu etkilemiyor mu? Burada çok ilginç bir güç etkileşimi yaşanıyor. Topaç teorisi basit değil ve biz de bu konunun derinlerine inmeyeceğiz. Sadece ana hatlarını çizelim

ana sebep

Bunun sonucunda dönen üst kısım düşmez. Şekilde oklar yönünde dönen bir üst kısım gösterilmektedir.

Kenarının A kısmına ve karşısındaki B kısmına dikkat edin. A kısmı sizden uzaklaşmaya, B kısmı ise size doğru hareket etme eğilimindedir. Şimdi üst kısmın eksenini kendinize doğru eğdiğinizde bu parçaların nasıl bir hareket aldığını gözlemleyin.

Bu itmeyle A kısmını yukarıya, B kısmını aşağı doğru hareket etmeye zorlarsınız; her iki parça da kendi hareketlerine dik açılarda bir itme alır. Ancak tepenin hızlı dönüşü sırasında diskin parçalarının çevresel hızı çok yüksek olduğundan, rapor ettiğiniz önemsiz hız, noktanın büyük dairesel hızına eklendiğinde, bu dairesel hıza çok yakın bir sonuç verir - ve üst kısmın hareketi neredeyse değişmiyor. Bu, tepenin onu devirme girişimine neden direndiğini açıkça ortaya koyuyor. Üst kısım ne kadar büyük olursa ve ne kadar hızlı dönerse, devrilmeye o kadar dirençli olur.
dönen top, fırlatılıyor, Tepedeki her parçacık, dönme eksenine dik bir düzlemde bir daire içinde hareket eder.

Eylemsizlik yasasına göre parçacık her an daireden daireye teğet olan bir doğruya doğru hareket etme eğilimindedir.

Ancak her teğet çemberin kendisi ile aynı düzlemde yer alır; bu nedenle her parçacık her zaman dönme eksenine dik bir düzlemde kalacak şekilde hareket etme eğilimindedir. Bundan, üstteki tüm uçakların, eksene dik
dönmeler uzaydaki konumlarını koruma eğilimindedir ve bu nedenle onlara dik olan ortak nokta, yani dönme ekseninin kendisi de yönünü koruma eğilimindedir.

Tepeye dış bir kuvvet etki ettiğinde ortaya çıkan tüm hareketleri dikkate almayacağız.
Bu çok fazla ayrıntılı açıklama gerektirecektir ve bu da muhtemelen sıkıcı görünecektir. Sadece dönen herhangi bir cismin dönme ekseninin yönünü değiştirmeden koruma arzusunun nedenini açıklamak istedim. Bu özellik modern teknoloji tarafından yaygın olarak kullanılmaktadır. Çeşitli

jiroskopik