личный блог Space Invader

Гироскопический эффект.

Сегодня разговаривал с одним человеком и в который раз убедился, что очень немногие люди, особенно с гуманитарным образованием, представляют себе что же такое гироскопический эффект. Постараемся разобраться.

Итак, формулировка: гироскопический эффект — способность быстро вращающегося тела удерживать своё положение в пространстве в плоскости своего вращения.
Гироскоп — быстро вращающееся твёрдое тело, способное измерить изменение углов ориентации связанного с ним тела относительно движущейся системы координат. Не будем углябляться в законы сохранения моментов импульса. Давайте просто представим что это такое.
В детстве у всех была юла? Если её раскрутить стоя, то затем она не желает падать. Это и есть гироскопический эффект.
На велосипеде многие катались? А может быть сейчас катаетесь? Колесо — вращающееся тело, диск, который так же желает удержать Вас и велосипед, на котором Вы сидите, в вертикальном положении. Именно поэтому Вы не падаете, когда едете, никак не за счет своего отличного равновесия. Ваше равновесие включается только на очень малых скоростях.
А задумывались когда-нибудь как пилот самолёта определяет угол наклона относительно горизонта? В самолёте установлен такой же прибор — гироскоп. Это один или несколько очень быстро вращающихся дисков. Как бы самолёт не наклонялся, гироскопы всегда находятся в одном положении.

Как видите, гироскопический эффект повсюду вокруг нас и мы сталкиваемся с ним изо дня в день. Обидно, что многие проживают жизнь и так никогда не замечают вокруг таких вещей.

Ещё одно очень интересное свойство гироскопического эффекта — сопротивление изменению оси его вращения или прецессия гироскопа. Что это такое? Это наклон гироскопа в плоскости, отстающей на 90 градусов (кто изучал электричество, то должен узнать опрежение и отставание тока в реактивных элементах от напряжения (электрического давления)) по направлению вращения, относительно плоскости приложения силы (о как, сам определение написал). Пример? Хорошо. Едет велосипедист, едет прямо. Тут велосипедист желает повернуть налево, тянет руль левой рукой на себя, а правой от себя. Втулка поворачивает ось вращения переднего колеса... если в этот момент посмотреть на велосипедиста сверху, то колесо имеет вид линии и должно просто поворачиваться против часовой стрелки. Всё это так и есть, но велосипедист начинает валиться на левый бок. Снова, вопреки расхожему мнению, это происходит не от того, что Вы хотите скомпенсировать силу энерции, которая повалит Вас направо. Это от того, что происходит прецессия. И как плюс, да, Вы компенсируюте силу энерции на повороте. Если ли бы эффект прецесии отсутствовал, то для Вас оказалось бы большой проблемой сознательно заваливаться на левый бок и Вы бы гораздо чаще падали. К тому же, здесь от падения Вас снова спасает гироскопический эффект, который жержит вас под наклоном к плоскости дороги. Клёво? Конечно же! :)
Так же, прецессию можно наблюдать в виде спиралеобразного движения оси, когда ваша юла начинает заваливаться на бок.
Если прецессию начать удерживать, то в юси создаются довольно сильные напряжения. Потому подумайте, почему при езде на велосипеде на большой скорости так тяжело резко повернуть руль. Если в велоспеде это напряжение компенсируется вашим наклоном, то в автомобиле колесо не наклоняется... Представьте какие напряжения возникают на ступице, когда на скорости 120 км/ч Вы резко дергаете руль? Ага... Если у кого-то есть PowerBall, то можете проверить это на себе лично, когда устанет рука.
Помимо прецессии у гироскопов существуют нутации — это небольшие колебания, наложенные на линию прецессии. Кто в интересовался астрономией и нашей (и не только) планетой, тот поймет, что у Земли с гироскопом очень много общего. Есть и прецессии и нутации... Из-за прецессии наша Полярная звезда скоро перестанет быть полярной. Из-за нутаций периодически меняются координаты звёзд на небе в экваториальной системе отсчёта... но это уже другая история. Об этом как-нибудь в другой раз.

Хотел найти в интернете видео, чтобы показать что к чему, но что-то более или менее годное нашел только на английском языке. Если кто понимает, то очень здорово. Лично мне всё понятно, с английским, благо, проблем нет. :) Кто не понимает, то хоть посмотрит.

Вообще, типов гироскопов достаточно много. Я описал обычный роторный гироскоп, но принцип действия всех гироскопов всё равно остаётся единым.

Кстати, когда создавал пост, то высветилась надпись, что пост с таким названием уже создавался. Открыл, посмотрел... и знаете про что там? Как ездить на заднем колесе на мотоцикле... Причем какая там взаимосвязь с гироскопическим эффектом как-то непонятно из сообщения.

Просто обращайте почаще внимание на то, что происходит вокруг. :) Человек, который это делает, и на дороге видит ВСЁ, контролирует ситуацию, и в итоге будет вежливей. Любовь к другим начинается с любви к новому.

8
7 May 2011 в 23:06
14143
57
57 комментариев:
mblexus
#  mblexus.02rus   7 May 2011 в 23:11

проще тговоря ЮЛА))

0
pavlick
#  pavlick   7 May 2011 в 23:17

что-то я очень сомневаюсь, что массы колеса велосипеда в совокупности с его угловой скоростью, хватит чтобы удержать вас на велосипеде

0
Space Invader
#  Space Invader   7 May 2011 в 23:18

Ты бы упал, если бы не так. Важна не столько масса, сколько её распределение и геометрические размеры тела.

0
pavlick
#  pavlick   7 May 2011 в 23:18

если бы это было так, то вам бы очень сложно было повернуть колесо на велосипеде. На велосипеде вы удерживаетесь, потому что едете все время не по прямой а по дугам. И уже с помощью центростремительного ускорения происходит балансировка

0
Space Invader
#  Space Invader   7 May 2011 в 23:22

Сдаюсь, ты победил. :D

0
Space Invader
#  Space Invader   7 May 2011 в 23:28

Кстати, рекомендую тебе повторить, что такое плечо силы. :D Ну там, косинус угла, помнишь? :D

0
pavlick
#  pavlick  для Space Invader   7 May 2011 в 23:44

не бросайтесь пустыми словами, а пишите сразу, куда вы эти слова хотите приложить

0
pavlick
#  pavlick   7 May 2011 в 23:22

а то, про что вы говорите, вспоминая о поворачивании руля велосипеда, это уже совсем другая песня - вилка переднего колеса стоит не вертикально, а под углом, поэтому колесо при езде стремится вернуться в прямое положение

0
pavlick
#  pavlick   7 May 2011 в 23:25

ровно поэтому так просто на большой скорости ехать без рук.

0
Space Invader
#  Space Invader   7 May 2011 в 23:29

:D А на маленькой никак, да? Интересно, почему? :D

0
pavlick
#  pavlick  для Space Invader   7 May 2011 в 23:33

наверняка видели, как мотоциклисты ездят? На большой скорости они поворачивают не рулем, а наклоном мотоцикла. С ездой без рук такая же история.

0
Space Invader
#  Space Invader   7 May 2011 в 23:26

И так сильно, что тебя поднимает из наклоненного положения в вертикальное? Что ещё сказанешь?

0
pavlick
#  pavlick   7 May 2011 в 23:31

это тут ни при чем.

0
Space Invader
#  Space Invader  для pavlick   7 May 2011 в 23:33

Конечно. :)

0
pavlick
#  pavlick  для Space Invader   7 May 2011 в 23:37

не заставляйте меня рисовать рисунки. Вы немного поворачиваете руль, следовательно начинаете ехать по дуге. При этом появляется центростремительное ускорение, в результате этого появляется сила направленная от центра откружности, по дуге которой вы едете. Дальше рассказывать?

0
Space Invader
#  Space Invader  для pavlick   7 May 2011 в 23:38

Нарисуйте рисунок. Меня научите, людям поясните. Всем будет хорошо. Лениться — нехорошо.

0
Space Invader
#  Space Invader  для Space Invader   7 May 2011 в 23:43

Ладно, не дождусь я Вас. Пойду спать. Завтра почитаю, посмотрю что тут.

0
Space Invader
#  Space Invader  для Space Invader   8 May 2011 в 07:44

Где рисунок?
Предположим, что мотоциклист или велосипедист удерживается центростремительным ускорением в наклоне (я даже не отрицаю это и не отрицал — эта составляющая там конечно есть), но я Вам доказываю, что влияние гироскопического эффекта так же есть и неслабое. Иначе велосипедист на поворотах наклонялся бы легко, а когда дуга спрямляется (он заканчивает поворачивать), радиус поворота растёт и центростремительное ускорение уменьшается, вернуться в обратное вертикальное положение ему бы не удавалось. Я соглашусь, что на малых наклонах наклон вилки даёт выпрямиться рулю, но не при наклоне в 45 градусов.
Кстати, в авто так же в передней подвеске идёт наклон, чтобы при прямолинейном движении колёса сами выравнивались.

0
pennzwise
#  pennzwise   7 May 2011 в 23:22

Интересный пост. Вода в стакане можно сказать тоже выступает в роли гироскопа. Всегда было интересно почему не сделают фары такого типа, которые всегда будут оставаться в одном положении независимо от положения кузова автомобиля? А может уже такие есть?

0
Space Invader
#  Space Invader   7 May 2011 в 23:25

Уже есть такое. :) Работает не от гироскопа, правда. :)

0
pennzwise
#  pennzwise   8 May 2011 в 00:11

Скорее всего там датчики стоят, которые определяют ландшафт на расстоянии 5 метров от автомобиля. Сигнал подается на ЭБУ, а он в свою очередь обрабатывает информацию и на основе полученных данных подает сигнал на фары и те светят туда, куда нужно. Вроде в мерседесе что-то подобное стоит, но там идёт связь с подвеской. Машина заранее знает где кочка и подстраивает подвеску таким образом чтобы максимально смягчить удар или в случае с поворотом усилит нагруженую часть автомобиля, чтобы избежать крена.

0
pavlick
#  pavlick   7 May 2011 в 23:29

а зачем нужны такие фары? вы едете в горку - фары светят в землю, едете под горку - фары светят в небо - фиговые фары получаются )

0
Space Invader
#  Space Invader   7 May 2011 в 23:34

Эти фары, наверное, пьяные русские настраивали?

0
pavlick
#  pavlick  для Space Invader   7 May 2011 в 23:38

покажите мне эти фары. которые сохраняют свое положение вне зависимости от положения кузова автомобиля

0
Space Invader
#  Space Invader  для pavlick   7 May 2011 в 23:41

Такое точно устанавливалось и устанавливается. Давненько читал новости, на немце вроде каком-то. Опция отключается. Только там происходил скан местности впереди на сколько-то там метров.
Даже не пытайтесь спорить, такое есть.

0
pavlick
#  pavlick  для Space Invader   7 May 2011 в 23:46

я не спорю, я прошу показать )

0
pavlick
#  pavlick  для Space Invader   7 May 2011 в 23:53

если вы хотели сказать про корректор фар, то он работает основываясь на данных о положении подвески.

0
Space Invader
#  Space Invader  для pavlick   8 May 2011 в 07:37

Я и не говорил, что в автомобили ставится гироскоп. Он скорее ставится в всякие айподы.
И как Вы представляяете себе корректор фар, который работает от положения подвески? Автомобиль задом едет чтоли? Когда кочку проехал и подвеска среагировала на неё, то кочка уже будет позади него, логично?
Человек выше Вам всё расписал касаемо этого вопроса.

0
pavlick
#  pavlick   7 May 2011 в 23:28

сам гироскопический эффект зависит не только от угловой скорости, но и от момента инерции, который связан с массой вращающегося тела. Если идти дальше, то не столько с массой, сколько с ее распределением с удалением от оси вращения

0
Space Invader
#  Space Invader   7 May 2011 в 23:31

Правильно, но Вы говорите заученными фразами, и, мне кажется, не понимаете о чем говорите. Гироскоп получится только если ось вращения будет проходить через центр масс, поэтому сказать про удаления массы от центра вращения... Даже у колеса, где почти весь вес далеко от центра вращения, в конечном итоге центр масс совпадает с точкой вращения.

0
pavlick
#  pavlick   7 May 2011 в 23:43

я говорю не заученными фразами, а терминами. И вполне понимаю, о чем говорю, благо образование позволяет. По поводу центра масс - найдите время прочитать про статические и астатические гироскопы.

0
Space Invader
#  Space Invader  для pavlick   8 May 2011 в 07:39

Это очень хорошо. :)

0
stevie
#  stevie.29rus   7 May 2011 в 23:53

зачётный пост интересно +

0
Крутилин
#  Крутилин.vahue   8 May 2011 в 00:00

нууууу вообще то пост обалденный. но он скорее для нэшенл географик а не для смотры)

вот если бы ты смог завязать этот эффект с какими нибудь процессами в авто, или же в управлении авто было бы ваще зачетно

ты сам писал?
если да то безоговорочный плюс

0
Space Invader
#  Space Invader   8 May 2011 в 07:38

Да, сам писал.

0
Niko113
#  Niko113   8 May 2011 в 00:01

спасибо с интересом почитал + уже стоит )

0
Space Invader
#  Space Invader   8 May 2011 в 07:39

Пожалуйста.

0
Prophet
#  Prophet   8 May 2011 в 00:07

На мехмате учишься?)) +

0
Space Invader
#  Space Invader   8 May 2011 в 07:38

Я электроснабженец. И уже отучился. :) Через месяц диплом сдаю. Вот, готовый уже.

0
отредактировал Space Invader, 8 May 2011 в 07:54
profmodder
#  profmodder   8 May 2011 в 00:09

за пост спасибо, а за видос спасибо мега спасибо.))))
надо купить подобную хрень...
плюсануть не могу

0
Space Invader
#  Space Invader   8 May 2011 в 07:38

Пожалуйста. :)

0
DrUnK.MoNkEy
#  DrUnK.MoNkEy   8 May 2011 в 00:09

и че?

0
Space Invader
#  Space Invader   8 May 2011 в 07:39

Паровоз через плечо. :)

0
Gizho
#  Gizho   8 May 2011 в 00:22

Интересный пост и дискуссия в комментах)

0
Space Invader
#  Space Invader   8 May 2011 в 07:53

Да ещё много идей, про что такое написать. Только в следующий раз буду про электричество, чтобы наверняка умников отшивать. :)

0
XzctR
#  XzctR   8 May 2011 в 08:18

Перестань колотить понты.
Чтобы понять хватит или не хватит силы посчитай центростремительное ускорение и поставь полученное в формулу с силой F am

0
Space Invader
#  Space Invader   8 May 2011 в 08:45

Тоже самое не забудь сказать pavlick. И как ты представялешь себе этот расчет? Найди мне центр масса тела велосипед-велосипедист. Какой радиус дуги? Какая скорость? Получим какой-то угол наклона, допустим... Затем его нужно сравнить с реальным углом наклона велосипедиста с ТОЧНО такими же параметрами при езде, либо точнейше расчитать гироскопический эффект от колёс. J правильно подсчитаешь? Так возьмись за это. Опять же, я не знаю, где ты будешь размеры брать.
F = am — это тебе пригодится на уроках физики, школьник.

0
pavlick
#  pavlick   8 May 2011 в 16:24

А тебе не нужен центр масс системы велосипед-велосипедист. Ты отстаиваешь точку зрения, что удерживание на велосипеде происходит за счет гироскопичности колеса. Ну и прикинь - колеса возьмем 26" (радиус где-то 0.33м). С запасом возьмем вес колеса 2кг, соответственно момент инерции колеса будет примерно mR^2, т.е. 0.22кг*м^2. Момент силы, создающей прецессию вычисляется по формуле M = Iε. I - момент инерции мы уже вычислили - это где-то 0.22
ε - это угловое ускорее крена велосипеда. Предположим велосипед полностью упадет за 1 секунду. Предположим что уголовая скорость при этом изменяется равномерно. Средняя скорость будет 0.25. Тогда макисмальная скорость будет 0.5. Т.е. угловое ускорение ε будет примерно 0.5.
В итоге мы получаем момент прецессионной силы равен 0.22*0.5 = 0.11. А плечо этой силы те же самые 0.33м
В итоге сила прецессии - 0.33Н
Теперь вспомним, где у нас центр колеса относительно колеса, а где центр масс нашей системы - раза в 3 выше. Т.е. На велосипедиста действует сила 0.11Н
Слабоватая сила, чтобы выравнивать 60-70кг? Если считаете, что нет, то эта сила, действуя на такую массу, создает ускорение 0.0018 м/с^2. Как-то ооочень мало. И не забываем, что мы везде прикидывали средние величины. В реальности они будут "немного" меньше. Будем, блять, дальше спорить или уже наконец надоело? Я вам уже несколько раз на пальцах объяснил твою ошибочность рассуждений, а ты мне ни одного довода не привел, только пустыми словами разбрасываешься. Больше я ничего разжевывать не буду, пока не увижу внятного объяснения от тебя.

0
Space Invader
#  Space Invader  для pavlick   8 May 2011 в 19:19

pavlick, читай внимательней, я не утверждаю, что на велосипедиста действует выборочно одна сила. А в целом ты прав.

0
pavlick
#  pavlick  для Space Invader   9 May 2011 в 03:34

внимательно читаю:
Колесо — вращающееся тело, диск, который так же желает удержать Вас и велосипед, на котором Вы сидите, в вертикальном положении. Именно поэтому Вы не падаете, когда едете, никак не за счет своего отличного равновесия.

меня удивила только эта фраза.

0
XzctR
#  XzctR   8 May 2011 в 16:46

Ты выглядишь беспомощно.
Нахуя тебе центры масс тела для центростремительного ускорения я не понимаю, это первое, второе, на счет дуги, попробую тебе все распальцевать:
попробуй, едя на велосипеде, вообще его не поварачивать, т.е. руль будет зафиксирован в одном положении вперед. Ты упадешь. Надеюсь после этого ты уж признаешься, что тупо кидал слова на ветер, намекал на неосведоммленность pavlick, а меня дак вообще назвал школьником.
Школьник - это ТЫ, великовозрастный дядька, потерпевщий фиаско и как маленький, ставший ставить минусики. Удачи, можешь дальше вешать лапшу другим какой ты умный и ахуенный физик, пока тебе не попадется мыслящий школьник.

0
Space Invader
#  Space Invader  для XzctR   8 May 2011 в 19:10

На Двачах будешь разбрасываться своими фразами. Я всю эту кухню знаю, хуимус.
Минус тебе за говнопрофиль, отнюдь не за твои сообщения здесь. И факт тому, что ты школота — твой баттхерт на тему рейтинга. Сделай нормальный профиль, пиши сообщения и будет тебе рейтинг.

0
отредактировал Space Invader, 8 May 2011 в 19:16
pavlick
#  pavlick   8 May 2011 в 16:56

последнее, что хотел бы добавить на тему прецессии у велосипедиста. В явлении прецессии присутствуют три оси вращения. У задней втулки их только две - поворачивать, как переднее колесо, оно не может. Т.е. по твоей логике при повороте должна на заднее колесо действовать сила которая стремится его повернуть относительно вертикальной оси вращения. Хреново как заднему колесу-то получается

0
Space Invader
#  Space Invader   8 May 2011 в 19:17

Прецессии у велосипеда нет.

0
XzctR
#  XzctR   8 May 2011 в 22:04

дядя успокойся, я тебе конкретно все написал. Начал изображать ученого ты. Начал наывать ты. Начал плеваться желчью ты. Причем тут двач не известно, я даже не знаю что это. Все нормальные доводы ты отметаешь и начинаешь зачем то толкать свою телегу не по месту: школота и т.д. мы разговаривали о другом. Откуда ты знаешь,что я школота? Конкретно давай. У тебя их не будет, так как это не так = ты пиздабол. Про +\- вообще не понятно, я изначально сказал, что ты как школьник побежал ставить, я не говорил, что я забочусь или хочу его поднять, а следовательно ты опять пиздабол. На счет дуги я тебе ясно написал, ты это можешь проверить, если конечно велосипед есть. Твой гироскоп скорее будет действовать на мото.
Продолжать больше не буду, отвечать тоже. Просто это выглядело не по мужски, быть не правым, но все-же вставить в конец свое 5 копеечное слово, чтобы хоть как-то оправдаться.

0
Space Invader
#  Space Invader  для XzctR   8 May 2011 в 22:09

Читай выше — оправданий нет. Доводы у тебя именно как у школоты, вот и всё. Школьник и школота — разные вещи.

0
pavlick
#  pavlick   9 May 2011 в 03:31

ну если так не очевидно, то прецесия по твоим словам существенная у колес велосипеда.

0

Только авторизованные смотровчане имеют возможность добавлять комментарии.
Зарегистрируйтесь или войдите.

Выбор автоSuperb II 1 January 1970 в 04:00
4
Смотра USAСмотра в NY 1 January 1970 в 04:00
11
ПутешествияПермь Турция 1 January 1970 в 04:00
3
ПутешествияАбхазия 1 January 1970 в 04:00
29