Гіроскопічний ефект - стоїмо, поки крутимося

Однією з улюблених дитячих іграшок є дзига або дзига. Розкрутиш його - він і стоїть собі на одній ніжці, тільки яскраві смуги на боковині зливаються в суцільне кольорове пляма. Здавалося б, звичайнісінька, проста дитяча іграшка, а в основі її поведінки лежить таке фізичне явище, як гіроскопічний ефект. Поки такий дзига нерухомий, він не являє собою ніякого інтересу, поставити його вертикально просто неможливо. Але варто його розкрутити - тут починаються справжні дива.

Саме обертальний рух і є причиною стійкості дзиги. Через сил тертя в точці опори обертання сповільнюється, і коли воно припиниться, дзига падає. Стійкість іграшці надає гироскопический ефект. Створюється він відцентровою силою, виникає при обертанні дзиги. Якщо її добре розкрутити, то, навіть якщо дзига спочатку стояла під кутом, вона стане вертикально. Волчок завжди встановлюється так, що вісь обертання і напрям сили тяжіння збігаються.

Якщо спробувати відхилити дзига від вертикального положення, то він починає здійснювати якісь коливання, які мають спеціальну назву - прецесія. Вісь дзиги при цьому явищі описує в просторі навколо вертикальної лінії фігуру схожу на конус. Чим сильніше розкручений дзига, тим він буде стійкіше. Чим більш масивним буде іграшка і чим вище її швидкість, тим більший гироскопический момент вона зможе розвинути. Під цим терміном мається на увазі твір кутової швидкості дзиги (ротора) на момент інерції власного обертання ротора.

Описаний випадок-лише один з небагатьох можливих прикладів обертових тіл. Їх головна особливість - стійкість тіла по відношенню до осі обертання. Для підвищення стійкості кулі і виключення її кувиркання в повітрі, її змушують в польоті обертатися. Домагаються цього за допомогою гвинтової нарізки в стволі. Обертається куля зберігає в усі час польоту своє становище і напрям.

З наведеного прикладу видно, що гіроскопічний ефект знаходить застосування не тільки в якості дитячої іграшки. Стійкість обертового диска має своє використання в техніці. На цьому принципі - опорі спробам змінити положення обертового диска, побудовані так звані гіроскопічні стабілізатори. Вони працюють на морських суднах в якості пристроїв, що гасять хитавицю.

Винайдений і спеціальний прилад - гіроскоп. По суті, гіроскоп - це той же самий дзига. У цього приладу вісь поміщена в спеціальну підвіску і може вільно в ній обертатися. Гіроскоп може служити компасом. Якщо його сильно розкрутити, то вісь його обертання буде спрямована вздовж земного меридіана, вказуючи на північ. Такий прилад називається гірокомпасом.

Гірокомпас володіє певними перевагами перед звичайним магнітним компасом. Так, похибка магнітного компаса найчастіше досить велика, особливо в районах поблизу полюсів. У таких випадках краще всього користуватися саме гірокомпасом. Існує безліч інших приладів із застосуванням гироскопического ефекту - гірогорізонт, гіротахометри, гіростабілізірующіе платформи.

Навіть сама Земля являє собою гігантський дзига, що здійснює один оберт на добу. У цього дзиги є і прецесійного коливання. Такий же гігантський дзига являє собою і Сонце. Мабуть, навколо власної осі обертається все у Всесвіті. І не тільки зірки, але і туманності, і галактики.

Розглянувши у якості прикладу обертається дзига, міцно стоїть на одній точці і чинить опір спробам змінити його положення, вдалося дізнатися, що в основі такої поведінки лежить дивно цікаве і корисне явище, таке, як гіроскопічний ефект.