Безплатна ос и централната ос на инерцията

За да се поддържа фиксирана позиция в пространството на твърда ос на въртене на тялото, е механично фиксиран, обикновено се използва лагери, т.е. на влиянието на външни сили. Въпреки това, има на оста на въртене на телата, които не променят своята ориентация в пространството без намесата на тези външни сили. Тези оси се наричат ​​свободни оси. Това може да бъде доказано, че всяко тяло има три взаимно перпендикулярни оси, минаваща през центъра на маса, които са свободни. Тези оси се наричат ​​също основните оси на инерцията.

В момента жироскопи, наречена много широк клас от устройства, които използват повече от сто различни случаи и физически принципи. В тази лаборатория, ние изучаваме класическата жироскопа, наричан просто жироскоп.

Жироскоп (или отгоре) е симетрична масивно тяло въртяща се с висока ъглова скорост около оста на симетрия. Това ще се нарича ос на оста на жироскоп. Жироскоп ос е една от основните оси на инерция (свободна вал). Момент жироскоп импулс в този случай е насочено по оста и е равно на L = I.

Помислете за хоризонтално ориентиран балансиран жироскоп (центърът на тежестта се намира над центъра на въртене). От момента на тежестта за това е нула, а след това, според закона за запазване на момента на импулса L = I = конст, т.е. посока на нейната ос на въртене не се променя положението в пространството.

Когато се опитате да доведе до оста на въртене на жироскопа се наблюдава явление, наречено жироскопичен ефект. Същността на ефекта: silyF под действието прилага към въртящата ос на жироскопа, ос жироскоп се върти в равнина, перпендикулярна на тази сила. Например, когато действието на вертикалната сила, ос жироскоп се върти в хоризонталната равнина. На пръв поглед това изглежда неестествено.

Жироскопични ефект се обясни по следния начин (Фигура 5). В момент М на сила F насочена перпендикулярно на оста му, като М = [г, F]. R-радиус вектор от центъра на масата на жироскопа до точката на прилагане на сила.

През DT момент жироскопичен импулс L се увеличава дл DT = М * (съгласно основния закон на въртеливо движение) и насочена в същата посока, като М, и става равна на L + дл. L + дл посока съвпада с нов посоката на въртене на оста на жироскоп. Така оста жироскоп върти в равнина, перпендикулярна на сила F под определен ъгъл dφ = | дл | / L = М * DT / L, с ъглова скорост

Ъгловата скорост на въртене на ос жироскоп  наречени прецесия ъглова скорост, и въртеливо движение ос жироскоп прецесия.

М. L.  вектори перпендикулярни една на друга, така че може да пише

Тази формула се получава, когато М. L.  вектори са взаимно перпендикулярни, но може да се докаже, че следните притежава в общия случай.

Имайте предвид, че данните и изходни аргументи формули важи в случаите, когато въртенето ъглова скорост на  на жироскоп >> .

От (9) следва, че степента на прецесия  пряко пропорционална на М и обратно пропорционална на момент жироскоп L. Ако времето на импулса на действие на силата е малък, ъгловата скорост L е достатъчно голям, скоростта на прецесия  бъде малък. Ето защо, в краткосрочен план за действие на силите на практика не се променя ориентацията на жироскопа оста на въртене в пространството. За неговата промяна трябва да се прилага сила за дълго време.