Գիրոսկոպ

Գիրոսկոպ (հունարեն՝  γυρενω-պտտվել σποπέω-դիտել), արագ պտտվող պինդ մարմին, որի պտտման առանցքը տարածության մեջ կարող է փոխել իր դիրքը։ Գիրոսկոպի պարզագույն օրինակ է իր առանցքի շուրջը արագ պտտվող հոլը։ Հոլի առանցքի А ծայրը ազատ Է, հետևաբար առանցքը տարածության մեջ կարող է փոխել իր դիրքը։ Տեխնիկայում կիրառվող գիրոսկոպի առանցքի ազատ պտույտն ապահովելու համար այն տեղադրվում է շրջանակների մեջ։ Նման գիրոսկոպն ունի ազատության երեք աստիճան և կարող է միաժամանակ կատարել երեք անկախ պտույտ, տվյալ դեպքում AB, DE և GK առանցքների շուրջը, որոնք հատվում են գիրոսկոպի հիմքի նկատմամբ անշարժ О կենտրոնում։ Եթե ծանրության կենտրոնը համընկնում է O անշարժ կետի հետ, ապա գիրոսկոպը կոչվում է հավասարակշռված, հակառակ դեպքում՝ ծանր։

Պրեցեսիա և նուտացիա

Ազատության երեք աստիճան ունեցոզ գիրոսկոպի թափանիվն արտաքին ուժի կամ ուժազույգի ազդեցությամբ ձգտում է պահպանել իր պտտման հարթությունը։ Р ուժի ազդեցությամբ գիրոսկոպի АВ առանցքի А ծայրը շեղվում է ոչ թե այդ ուժի ուղղությամբ, ինչպես չպտտվող թափանիվի դեպքում, այլ այդ ուժի ուղղությանն ուղղահայաց ուղղությամբ։ Թափանիվը հաստատուն անկյունային արագությամբ 1 շրջանակի հետ սկսում է պտտվել DE առանցքի շուրջը։ գիրոսկոպի առանցքի այսպիսի շարժումը կոչվում է պրեցեսիա, որի արագությունը հակադարձ համեմատական է թափանիվի պտտման անկյունային արագությանը։ Պրեցեսիայի ուղղությունը կախված է թափանիվի պտտման ուղղությունից, ինչպես նաև այն հանգամանքից, թե ուժը առանցքի որ ծայրում է կիրառված։ Պրեցեսիան դադարում Է, երբ ուժն այլևս չի ազդում, այսինքն այն օժտված չէ իներցիայով։

Գիրոսկոպի առանցքը պրեցեսիայից բացի օժտված է նաև նուտացիայով։ Նուտացիան գիրոսկոպի առանցքի փոքր, բայց արագ (սովորաբար աչքի համար անտեսանելի) տատանումն է։ Արագ պտտվող գիրոսկոպի նուտացիան շատ փոքր է և շփման հետևանքով արագ մարում է, այդ իսկ պատճառով խնդիրներ լուծելիս հաշվի է առնվում միայն պրեցեսիան (գիրոսկոպիի տարրական տեսություն)։

Պրեցեսիոն շարժում կատարում է նաև մանկական հոլը, որի անշարժ կենտրոնը հենման O կետն է։ Եթե այդ հոլի առանցքը թեքենք ուղղաձիգի նկատմամբ որոշ անկյունով և բաց թողնենք, ապա առանցքը ծանրության Р ուժի ազդեցությամբ կշեղվի ոչ թե այդ ուժի ուղղությամբ, այսինքն ներքև, այլ ուղղահայաց ուղղությամբ և կսկսի պրեցեսիա կատարել ուղղաձիգի շուրջը։ Շփման պատճառով հոլի պտտման անկյունային արագությունը նվազում է, իսկ պրեցեսիայի արագությունը՝ աճում։ Երբ հոլի պտտման անկյունային արագությունը դառնում է որոշակի մեծությունից փոքր, հոլը կորցնում է կայունությունը և ընկնում։ Դանդաղ պտտվող հոլի նուտացիան բավական նկատելի է և պրեցեսիայի հետ էապես փոխում է հոլի շարժման պատկերը, առանցքի А ծայրը ուղղաձիգի շուրջը գծում է պարզ տեսանելի ալիքաձև կամ օղակաձև կոր ազատության երեք աստիճան ունեցող հավասարակշռված գիրոսկոպի առանցքը ձգտում է պահպանել նախապես տրված ուղղությունը։

Չափումներ գիրոսկոպով

Եթե գիրոսկոպի առանցքը ուղղված է որևէ աստղի ուղղությամբ, ապա սարքի հիմքի ցանկացած տեղափոխման և պատահական ցնցումների դեպքում առանցքը կպահպանի այդ ուղղությունը։ Գիրոսկոպի այս հատկության հիման վրա ֆրանսիացի գիտնական Լ․ Ֆուկոն փորձով ապացուցել է (1852) Երկրի պտույտն իր առանցքի շուրջը։

Երկիրը նույնպես հսկայական գիրոսկոպ է, որի առանցքը կատարում է պրեցեսիոն և նուտացիոն շարժումներ։ Եթե գիրոսկոպի թափանիվի առանցքն ամրացված է մեկ շրջանակում, որը կարող է սարքի հիմքի նկատմամբ պտտվել DE առանցքի շուրջը, ապա գիրոսկոպը կունենա ազատության երկու աստիճան, քանի որ այն կարող է կատարել երկու անկախ պտույտ AB և DE առանցքների շուրջը։ Եթե ազատության երկու աստիճան ունեցող գիրոսկոպի հիմքը սկսի պտտվել ω անկյունային արագությամբ KL առանցքի շուրջը, որը АВ առանցքի հետ կազմում է α անկյուն, ապա թափանիվի առանցքը ամենակարճ ճանապարհով կշրջվի KL առանցքին զուգահեռ ուղղությամբ, ընդ որում այնպես, որ թափանիվի և գիրոսկոպի հիմքի պտույտները կատարվեն միևնույն ուղղությամբ։

Գիրոսկոպային սարքերի կառուցվածքը հիմնված է ազատության երկու կամ երեք աստիճան ունեցող գիրոսկոպի այս կամ այն հատկության վրա։ Ազատության երեք աստիճան ունեցող գիրոսկոպի առանցքի ուղղությունը պահպանելու հատկությունը օգտագործվում է ինքնաթիռների, նավերի, հրթիռների, տորպեդների շարժումներն ավտոմատ ղեկավարող սարքերում։ Ազատության երեք աստիճան ունեցող գիրոսկոպի՝ ուժի ազդեցությամբ պրեցեսիա կատարելու հատկությունը օգտագործվում է գիրոկողմևացույցի և գիրոուղղաձիգի կամ գիրոհորիզոնի աշխատանքներում։ Գիրոկայունարարների և ավիացիոն դարձանշանների աշխատանքում օգտագործվում են ազատության երկու աստիճան ունեցող գիրոսկոպներ։

Տես նաև

• Գիրոսկոպային սարքեր

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 3, էջ 86)։