陀螺进动
一、实验目的
演示物体进动与陀螺的定轴性。
二、背景知识
进动是一物理学名词,一个自转的物体受外力作用导致其自转轴绕某一中心旋转,这种现象称为进动,也叫做旋进。
陀螺、车轮等受重力而产生的进动:重力的力矩M=L×F。
原子受电磁力的磁矩进动:磁力矩Г= M×H(M是磁矩矢量,H是磁场强度矢量。
三、实验原理
陀螺在绕本身对称轴线转动的同时,对称轴还将绕竖直轴回转,这种回转现象称为进动。在进动仪自转角速度很大时,进动角速度就较小,反之,在自转角速度变小时,进动角速度就增大。
四、实验操作及现象
1.
将进动仪保持水平,转动自转轮;
2.达到一定速度时,操作者旋转或移动演示仪下部转盘时,自转方向保持不变;
3.把进动仪调节成不水平状态,略有倾斜,转动自转轮;
4. 发现公转轴开始作进动。
五、注意事项
操作时,注意进动仪在开始和结束进动时,防止自转轮掉下摔坏仪器和伤害操作者。
六、应用拓展
(一)陀螺仪:
陀螺仪在自行车和宇宙飞船上的先进导航系统上都有极为重要的用途。一般的飞机要用约10多个陀螺仪,遍布在罗盘和自动驾驶仪等各个地方。俄罗斯米尔空间站曾使用11个陀螺仪保持其方向对准太阳,哈勃太空望远镜也安装了大量导航陀螺仪。
(二)直升机:
直升机旋转的主旋翼像一个陀螺,因此它具有陀螺作用固有的特性,其中之一就是进动。陀螺进动是力作用在旋转物体上的合成作用或偏转,这个作用发生在距力的作用点顺旋转方向转过约90°方向上。