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陀螺和它的兄弟们

科普小知识2022-10-18 17:27:28
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将一张纸板切成一个圆,并将一根火柴棒插入圆的中心。这变成了一个小陀螺。转动顶部,当它转动时,它会站在火柴杆的顶端,但不会掉下来。如果陀螺不转动,并放在桌子上,它不能站立半秒钟。

陀螺实验告诉我们,高速旋转的物体有一个特性,那就是它能保持旋转轴的方向不变。陀螺的倔强脾气被称为陀螺的稳定性。陀螺在旋转后总是保持旋转轴向上,尽管它是指向它的脚,但它不会掉下来。

空竹出现后,它的旋转轴是水平的,它也有同样的倔强脾气。那些摇动空竹的人使空竹高速旋转并抛向天空。尽管空竹很重,但它会塌下来。如果空竹不转身,把它平抛起来,它就会翻滚,先沉的一端就会着地。

陀螺的倔强脾气是转动惯性的表现。

自行车在骑行时不会摔倒的原因与陀螺一样,因为一旦车轮转动,它就像两个陀螺一样,可以保持旋转轴的原始方向,而不会导致自行车摔倒。车轮转得越快,稳定性越好,汽车就越难掉下来。如果车轮转动缓慢,稳定性会更差。

当钻头被用来在木头上钻孔并且钻头被旋转时,它具有保持其旋转轴方向的能力并且容易钻入木头中。出于同样的原因,拧入的木螺钉与顶部具有相同的硬度。如果向内转动并钻孔,钉子不会轻易弯曲。不转动的钉子如果没有这种能力,很容易弯曲。

早期火炮的枪管是空的,子弹被气流击中时会摇晃和翻滚,从而无法击中目标。后来,人们从陀螺仪中获得灵感,在桶和桶上刻出小螺旋槽。子弹沿着螺旋线射出后,它们会像陀螺仪一样旋转,保持旋转轴的方向,不再错开,因此总是瞄准目标。子弹击中目标后,由于惯性,仍会像钻头一样旋转钻入目标,大大提高了命中率和杀伤力。

陀螺仪也可以作为我们的向导。1852年,法国物理学家里昂·福柯在实验室里创造了最早的陀螺仪。1908年,一家德国公司最终创造了第一个导航用的陀螺罗盘(也称为陀螺罗盘,这是一种利用陀螺的固定轴和进动,结合地球的旋转矢量和重力矢量,并使用控制设备和阻尼设备提供真正的北参考的仪器)。

陀螺仪主要由高速旋转陀螺仪和柔性万向节组成。陀螺仪由摩擦小的轴承支撑在内圈上,内圈由轴承支撑在外圈上,外圈由轴承支撑在底座上,因此万向节可以向任何方向旋转。所以不管基地随着飞机或飞船的变化如何。陀螺永远不会受到影响,高速旋转的陀螺轴总是指向一个固定的方向。飞行员可以通过陀螺仪的引导了解导航情况。这是陀螺仪导航,也叫惯性导航。如果在导弹、人造卫星和宇宙飞船上安装陀螺仪来驱动自动控制系统,就可以实现自动导航。

人造地球卫星配备了各种仪器,可以观察天气、广播电视、收集地面和太空信息...他们还可以随时使用无线电波向地面报告收集到的信息。通过这种方式,要求卫星在到达天堂后不能摇晃和*翻滚。它必须保持一定的姿势。例如,天线应该总是对准地球。如何稳定它的姿态?人们利用陀螺仪的定向旋转使人造卫星绕指定的轴旋转,使其成为“陀螺”——旋转轴总是指向指定的方向,从而保持一定的姿态。然而,如果天线随之旋转,它就不能对准地球。应该做的是让天线和必要的部件沿着同一轴线以相反的方向旋转,这样天线就会一直对准地球。这是人造地球卫星的双旋转稳定技术。