23. Описание экспериментальной установки

Фотография установки «Гироскоп ФМ 18M» представлена на рис. 2.1. В состав установки входят гироскоп и электронный блок.

Гироскоп (его фотографию см. на рисунке 2.2) состоит из следующих элементов.

• Основание. Для правильной работы гироскопа основание должно быть горизонтальным, поэтому оно снабжено тремя регулируемыми опорами и уровнем.

• На основании закреплена втулка, куда вставлена вилка гироскопа. Вилка может свободно вращаться во втулке вокруг вертикальной оси – именно это и происходит во время прецессии. Для остановки прецессии вилку можно зафиксировать с помощью винта 1.

• К вилке гироскопа с помощью подшипников прикреплён корпус маховика, который может свободно вращаться вокруг горизонтальной оси вилки.

• В корпусе маховика находятся маховик и его двигатель. Маховик с помощью подшипников надет на вал, вокруг которого он может вращаться. Сам вал вокруг своей оси не вращается, но вместе с корпусом может поворачиваться вокруг горизонтальной оси вилки.

• На вал с любой из его сторон можно надеть противовес²⁵. Масса противовеса равнаm_= 0,2032 кг. Для закрепления противовеса на валу предусмотрен фиксирующий винт 2.

• Гироскопическая система настроена так, что центр тяжести маховика находится точно над точкой опоры гироскопа O_. При этомℓ_= 0, так что, согласно формуле (1.7),M₁= 0. В результате суммарный момент внешних силMравен моменту силы тяжести противовеса, то есть, согласно формуле (1.11),

. (2.1)

24. Подготовка установки к работе

1. Включите выключатель питания «СЕТЬ», расположенный на задней панели электронного блока. При этом на лицевой панели блока должно включиться табло индикации. Фотография лицевой панели показана на рисунке 3.1.

2. Зафиксируйте винтом 1 положение вилки гироскопа относительно основания.

3. При помощи регулировочных опор основания и уровня установите основание в горизонтальное положение.

4. Отпустите фиксирующий винт 1.

5. Нажмите на электронном блоке кнопку "ПУСК/СТОП – СБРОС" и удерживайте её в течение 1 – 2 секунд (до появления на табло индикации надписи "(I)"). При помощи кнопок регулирования частоты вращения маховика гироскопа f"ЧАСТОТА +" и "ЧАСТОТА –" установите значениеfв интервале (40 – 60) Гц²⁶.

На табло индикации значение fвысвечивается в первой строке в виде двух чисел, разделённых косой чертой. После разгона двигателя оба числа должны совпадать.

1. После разгона двигателя убедитесь в отсутствии прецессии. Частота прецессии Ω высвечивается на табло индикации во второй строке. Обозначается величина Ω на табло буквой .

2. Удерживая вал гироскопа в горизонтальном положении, зафиксируйте вилку винтом 1.

25. Задания

1. Задание 1. Исследовать зависимости частоты прецессии гироскопа Ω от момента внешних силM. Если эксперименты подтвердят прямо пропорциональную зависимость Ω отM, то определить момент инерции гироскопаI₀относительно его оси симметрии.

2. Задание 2. Исследовать зависимости частоты прецессии гироскопа Ω от частоты вращения маховика гироскопа ω₀. Если эксперименты подтвердят обратно пропорциональную зависимость Ω от ω₀, то определить момент инерции гироскопаI₀относительно его оси симметрии.