Гироскопа, происходящее таким образом,

что ось описывает конус (см. рис. 3.5). Для

технических устройств, в которых использу-

ются гироскопы, прецессия – явление пара-

зитное (т.е. вредное, снижающее КПД),

поэтому ее всегда стараются свести к мини-

муму.

Кстати, планеты тоже являются массивными вращающимися телами, а потому тоже являются гироскопами. Конечно, скорость их вращения невелика, но, тем не менее, все сопутствующие гироскопические явления тоже имеют место. В том числе и прецессия.

Прецессия небесных тел

Прецессия земной оси вокруг Северного полюса эклиптики

Подобное движение совершает ось вращения  Земли, что было отмечено Гиппархом как предварение равноденствий. Колебание оси вращения Земли влечёт изменение положения звёзд относительно экваториальной системы координат. В частности, через некоторое время Полярная звезда перестанет быть ближайшей к северному полюсу Земли яркой звездой, а Турайс будет Южной Полярной звездой примерно в 8100 году н. э. Предположительно, с прецессией связано периодическое изменение климата Земли

Для внешнего наблюдателя свободная прецессия планеты представляется как движение по конусу оси симметрии планеты вокруг неподвижной оси вращения. Если планету рассматривать отдельно от окружающих ее небесных тел, то можно теоретически вычислить период так называемой свободной прецессии. В частности расчетное значение периода свободной прецессии равен 305 суток. Но реальный период существенно отличается от теоретического, т.к. Земля подвергается ощутимому гравитационному воздействию со стороны Солнца, Луны и других планет. Причем оно все время изменяется, поскольку все эти тела пребывают в постоянном движении. По современным данным, полный цикл земной астрономической прецессии составляет около 25 765 лет.

А задумывались ли Вы, для чего в современном боевом огнестрельном оружии используют нарезной ствол? Для того, чтобы пулю превратить в гироскоп! При прохождении через ствол пуля «раскручивается»; находясь в полете, пуля вращается и тем самым увеличивается дальность ее полета и уменьшается отклонение от первоначально заданного курса.

Эти примеры показывают, что гироскоп – не обязательно какое-то специально изготовленное тело. Им может стать любое твердое симметричное тело – достаточно его просто заставить вращаться.

Применение гироскопов

Научно-технические применения гироскопов весьма разнообразны. Остановимся на самых распространенных гироскопических приборах.

1. Гироскопический компас (гирокомпас). Основной элемент этого прибора представляет собой гироскоп, ось которого может свободно поворачиваться в горизонтальной плоскости. При включении гирокомпаса ось гироскопа устанавливается в меридиальной плоскости, располагаясь горизонтально, позволяя таким образом определять направления частей света. Скорость вращения гироскопа в гирокомпасе очень высокая от 17000 до 25000 об/мин.

Принцип работы. Гирокомпас является навигационным гироскопическим прибором, служащим для указания направлений в море. Основным элементом всех навигационных гироскопических приборов, применяемых для указания направлений в море, является гироскоп.

Термин "гироскоп" введен французским физиком Л. Фуко и образован из двух греческих слов: "гирос"-вращение и "скопейн" - наблюдать, видеть, т. е. в переводе "гироскоп" - указатель вращения.

Гироскоп представляет собой массивный диск, который приводится во вращение электрическим путем, являясь ротором электродвигателя. Гироскоп (рис. 3.6А), подвешенный в кардановых кольцах, может поворачиваться вокруг трех взаимно перпендикулярных и пересекающихся в одной точке осей: х - оси вращения самого гироскопа, или главной оси, у - оси вращения внутреннего кольца, z - оси вращения наружного кольца подвеса. Углы поворота гироскопа вокруг осей вращения будут координатами, определяющими положение гироскопа в пространстве. При всех возможных поворотах гироскопа около указанных осей неподвижной остается только одна его точка О, в которой эти оси пересекаются. Эту точку называют точкой подвеса гироскопа.

А). Б).

Рис.3.6 А). гироскоп гирокомпаса, Б). принцип действия гироскопа кирокомпаса

Гироскоп, у которого возможны вращения вокруг трех указанных осей, называется гироскопом с тремя степенями свободы. Гироскоп, обладающий тремя степенями свободы, у которого центр тяжести совпадает с точкой подвеса, и не подверженный действию моментов внешних сил, называют свободным гироскопом. Хотя до сих пор свободный гироскоп практически не создан, современные гироскопы имеют настолько малые силы трения в подвесе, что по своим свойствам приближаются к свободному гироскопу.

Чтобы ось гироскопа могла свободно поворачиваться в пространстве, гироскоп обычно помещают в так называемом кардановом подвесе.