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陀螺仪的工作原理

中国测控网 2013-01-13 15:43:08

[导读] 在本文中,我们将了解陀螺仪的应用为何如此广泛,以及它们的奇妙运动的成因!

陀螺仪可算是非常复杂的物体,因为它们以独特的方式运动,甚至像在抵抗重力。正是这些特殊属性使其在各个方面(包括自行车和宇宙飞船上的先进导航系统)都有极为重要的用途。一般的飞机要用约10多个陀螺仪,遍布在罗盘和自动驾驶仪等各个地方。俄罗斯米尔空间站(Russian Mir space station)曾使用11个陀螺仪保持其方向对准太阳哈勃太空望远镜也安装了大量导航陀螺仪。同样,陀螺效应对溜溜球和飞盘等玩具也至关重要。

在本文中,我们将了解陀螺仪的应用为何如此广泛,以及它们的奇妙运动的成因!
如果您玩过陀螺玩具,就知道它能表演各种各样有趣的绝技。陀螺能在细线或手指上保持平衡;能以非常奇妙的方式抵制自转轴运动;但最有趣的陀螺效应还数进动。这是陀螺仪抵抗重力的表现。

根据这一原理,回转的自行车轮能够像下图所示的那样悬在空中:

 

陀螺仪“抵抗重力”的能力令人莫名惊诧!
陀螺仪“抵抗重力”的能力令人莫名惊诧!

它是怎么做到的?

这种神秘的效应就是“进动”。一般情况下,进动的发生过程是:如果有一个陀螺仪正在旋转,而您施力转动它的自转轴,则陀螺仪反而会围绕与力轴成直角的轴转动,如下列图形所示:

 

图1中,陀螺仪正围绕自己的轴旋转。图2中,施力转动陀螺仪的自转轴。图3中,陀螺仪沿着与输入力方向垂直的轴对输入力做出反应。
图1中,陀螺仪正围绕自己的轴旋转。图2中,施力转动陀螺仪的自转轴。图3中,陀螺仪沿着与输入力方向垂直的轴对输入力做出反应。

那么,为何会发生进动呢?

[整理编辑:中国测控网]
标签:  陀螺仪[26]    陀螺仪应用[0]
 
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