لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 18
ژیروسکوپ
وقتی که کسی دوچرخه سواری را یاد می گیرد، بی آن که خود متوجه باشد از خاصیت ژیروسکوپ استفاده می کند. همین طور وقتی که شما در بازی فوتبال، توپ را به گردش در می آورید باز این کار شما به ژیروسکوپ مربوط می شود.
در جهان دانش، ژیروسکوپ به منزله قلب است که در بسیاری از دستگاه ها و ابزارهای نیرومند، کار گذاشته شده است. مثلاً به کمک آن حتی کشتی های غول پیکر و هواپیماها نیز به حرکت درمی آیند با این همه، ژیروسکوپ به قدری ساده است که دوچرخه و حتی فرفره و برخی دیگر از اسباب بازی های کودکان نیز بر اساس آن درست شده اند.
وقتی جسم گردانی (مثلاً توپ) را به حال خود رها کنیم، پیوسته در فضا، گِردِ محـور ثابتـی خواهد چرخید. یعنی آن که شما می توانید یک خط موهوم را فرض کنید که از مرکز آن «جسم گردان» گذشته، دایماً در جهت معینی به گردش خود ادامه می دهد. این حرکت به خودی خود آن قدر ادامه می یابد تا لحظه ای که چیزی از خارج بیاید و جلوی آن را بگیرد. برای مثال، توپی که بر محور معینی چرخش خود را آغاز کرده، بر همان محور ثابت می ماند. مگر آن که بادی تند بوزد و یا ضربه مشتی بر آن وارد شود که در این صورت به مسیر دیگری در خواهـد افتاد.
-یک مثال دیگر:
فرفره کوچکی رابچرخانید فرفره حول محورش و روی نوک تیزخود شروع به چرخش می کند.بدون چرخش فرفره امکان ایستادن فرفره روی نوکش وجود ندارد.این توضیح ساده مبنای کارکرد ژیروسکوپ های مکانیکی می باشد و از این منظر زمین یک ژیروسکوپ بزرگ است که به علت دوران محور خود رادر فضا ثابت نگه می دارد.
حرکت کره زمین نیز مثال دیگری است برای ژیروسکوپ.
زمین مانند فرفره بسیار بزرگی است که محور آن از قطب شمال به قطب جنوب امتداد یافته است. جهت این محور همیشه ، چه در شب و چه در روز و در طول همه ایام سال ، و همه سال ها ، به سوی ستاره قطبی
وقتی که کسی دوچرخه سواری را یاد می گیرد، بی آن که خود متوجه باشد از خاصیت ژیروسکوپ استفاده می کند. همین طور وقتی که شما در بازی فوتبال، توپ را به گردش در می آورید باز این کار شما به ژیروسکوپ مربوط می شود.
در جهان دانش، ژیروسکوپ به منزله قلب است که در بسیاری از دستگاه ها و ابزارهای نیرومند، کار گذاشته شده است. مثلاً به کمک آن حتی کشتی های غول پیکر و هواپیماها نیز به حرکت درمی آیند با این همه، ژیروسکوپ به قدری ساده است که دوچرخه و حتی فرفره و برخی دیگر از اسباب بازی های کودکان نیز بر اساس آن درست شده اند.
وقتی جسم گردانی (مثلاً توپ) را به حال خود رها کنیم، پیوسته در فضا، گِردِ محـور ثابتـی خواهد چرخید. یعنی آن که شما می توانید یک خط موهوم را فرض کنید که از مرکز آن «جسم گردان» گذشته، دایماً در جهت معینی به گردش خود ادامه می دهد. این حرکت به خودی خود آن قدر ادامه می یابد تا لحظه ای که چیزی از خارج بیاید و جلوی آن را بگیرد. برای مثال، توپی که بر محور معینی چرخش خود را آغاز کرده، بر همان محور ثابت می ماند. مگر آن که بادی تند بوزد و یا ضربه مشتی بر آن وارد شود که در این صورت به مسیر دیگری در خواهـد افتاد.
-یک مثال دیگر:
فرفره کوچکی رابچرخانید فرفره حول محورش و روی نوک تیزخود شروع به چرخش می کند.بدون چرخش فرفره امکان ایستادن فرفره روی نوکش وجود ندارد.این توضیح ساده مبنای کارکرد ژیروسکوپ های مکانیکی می باشد و از این منظر زمین یک ژیروسکوپ بزرگ است که به علت دوران محور خود رادر فضا ثابت نگه می دارد.
حرکت کره زمین نیز مثال دیگری است برای ژیروسکوپ.
زمین مانند فرفره بسیار بزرگی است که محور آن از قطب شمال به قطب جنوب امتداد یافته است. جهت این محور همیشه ، چه در شب و چه در روز و در طول همه ایام سال ، و همه سال ها ، به سوی ستاره قطبی میباشد
/
محور ژیروسکوپ را محور چرخش می نامند .
می دانید وقتی که بخواهید محور ژیروسکوپ را تغییر بدهید یک چیز جالب در آن جا رخ خواهد داد؟ فرض کنید، محور چرخش افقی است. حالا فشاری بر نوک آن وارد آورده، می خواهید محور را به وضـع عمودی در آورید. اما ناگهان متوجه می شوید که حرکت آن هرگز طبق انتظار شما تغییر نمی یابد، بلکه نسبت به نیروی حاصل از فشار عمودی شما پیوسته در زاویه های قائمه ای به حرکت خود ادامه می دهد. پس می بینیم که محور، همچنان به طور افقی حرکت می کند. به همین دلیل است که دوچرخه سوار وقتی که حس می کند دارد به طرف راست می افتد چرخ را اندکی به همان طرف راست متمایل می گرداند. در این طرف صورت، چرخ متحرک دوچرخه بر بدنه آن، نیرویی به صورت زاویه قائمه، وارد می آورد. آن گاه به جای آن که دوچرخه سوار به سمت راست فرو افتد حرکت خود را به پیش ادامه می دهد و در ضمن چرخ هم راست می شود.
با کنترل این نیروهاست که دانشمندان توانسته اند به کمک «ژیروسکوپ» اژدرافکن و دستگاه های بمب افکن خودکار را به کار اندازند. در یک هوای طوفانی، ژیروسکوپ تنها دستگاهی است که هواپیما را به حالت ثابت نگه می دارد. پس ژیروسکوپ در هوانوردی نیز ارزش بسیار دارد.
همین گونه اگر می بینید که کشتی در دریای پرتلاطم واژگون نمی شود باز این فایده ژیروسکوپ های بزرگ و نیرومندی است که در زیر بدنه کشتی نصب شده اند و امواج شدید و پیاپی دریا را خنثی می کنند.
دلیل چیست؟
طبق اصل بقای اندازه حرکت زاویه ای هر جسم متقارن در حال چرخش سعی دارد جهت خود را همواره حفظ کند از اینرو اگر یک جسم متقارن رابا دور بالا بچرخانیم واطراف انرا با یاتاقان و بلبرینگ ازاد بگذاریم که نیروهای خارجی بر ان اعمال نشود با چرخش قابی که جسم درون ان دوران می کند جهت چرخش جسم دوار تغییر نمی کند. بنا براین میتوانیم با کمک این وسیله در اجسام متحرک جهت ثابتی داشته باشیم که وضعیت فعلی خود را در هر لحظه با ان مقایسه نماییم و لذا موقعیت زاویه ای و بامحاسبه سرعت تغییرسرعت زاویه ای را بدست اوریم.
عضو اصلی ژیروسکوپ های مکانیکی یک دستگاه دوار یا روتور است که معمولا با سرعت زیادحول محور تقارن خود دوران می کند این سرعت از 3000 تا 300000 دور در دقیقه میباشد لذا در اثر اینرسی جرم دوار اندازه حرکت نسبتا بزرگی ایجاد می شود.اگر یاتاقان بندی محور چرخش را در طوقه ای معلق تعبیه کنیم به نحوی که گشتاور خارجی به ان وارد نشود با تمام وجود حرکت های قاب محور چرخش روتور همواره به جهت ثابتی اشاره می کند و موقعی تخود را در فضا حفظ میکند.با این روش می توان جهت ویا محور های ثابتی را برای وسیله نقلیه تعریف کرد که هر گونه حرکت زاویه ای نسبت به این محورها سنجیده شود.
متحرک روتور
تحقیق و بررسی در مورد ژیروسکوپ 15 ص
