Politechnika Śląska
Wydział Mechaniczny Technologiczny
Kierunek: Mechanika I Budowa Maszyn
Semestr: 2
LABORATORIUM Z MECHANIKI
TEMAT:
Badanie zjawisk żyroskopowych.
Wykonali:
Tomasz Szubielski
Tomasz Malik
Tomasz Mazur
Rafał Gajek
Artur Gębski
Starzyk Wojciech
Badanie zjawisk żyroskopowych
CEL ĆWICZENIA:
Celem ćwiczenia było zapoznanie się z zastosowaniem żyroskopu do badania zjawisk precesji bąka.
WSTĘP TEORETYCZNY:
ŻYROSKOP (giroskop), odpowiednio zawieszona, szybko wirująca wokół swojej osi bryła sztywna, np. krążek; przy dowolnych zwrotach obudowy oś obrotu ż. zachowuje stały kierunek w przestrzeni; zasadnicza część przyrządów żyroskopowych.
(def. Encyklopedia PWN).
Żyroskopem nazywamy wirnik wykonujący szybki ruch obrotowy dookoła osi symetrii, która może obracać się wokół jakiejś innej osi.
Schemat stanowiska pomiarowego:
silnik elektryczny
tarcza o symetrii obrotowej
podpory
dźwignia z naniesioną skalą metryczną
przesuwny obciążnik
tarcza z naniesioną skalą metryczną
wskaźnik
czujnik fotoelektryczny do odczytu czasu obrotu żyroskopu o kąt Ψ
czujnik fotoelektryczny do odczytu prędkości obrotowej silnika.
WYNIKI POMIARÓW I OBLICZENIA
Otrzymane wyniki pomiarów:
Lp. |
|
Δx [m] |
|
|
|
1 |
837,76 |
0,02 |
30 |
0,523599 |
36,15 |
2 |
837,76 |
0,04 |
30 |
0,523599 |
16,73 |
3 |
837,76 |
-0,02 |
30 |
0,523599 |
34,5 |
4 |
837,76 |
-0,04 |
30 |
0,523599 |
14 |
5 |
837,76 |
-0,06 |
30 |
0,523599 |
9,85 |
Obliczenia:
Obliczamy prędkość precesji
[rad/s]:
Następnie wyznaczamy kręt K, korzystając z zależności:
Znając kręt możemy wyznaczyć wartość momentu bezwładności żyroskopu I:
Poniższa tabela przedstawia otrzymane wyniki:
Lp. |
|
ω2 [rad/s] |
K |
I [kgm2] |
1 |
628,3 |
0,009829 |
14,57156 |
0,023192 |
2 |
628,3 |
0,022424 |
3,991996 |
0,006354 |
3 |
628,3 |
0,038728 |
0,92457 |
0,001472 |
4 |
628,3 |
0,03004 |
-0,95357 |
-0,00152 |
5 |
628,3 |
0,053702 |
-6,66757 |
-0,01061 |
6 |
628,3 |
0,064167 |
-6,6963 |
-0,01066 |
Wnioski:
Ćwiczenie pozwoliło nam zapoznać się z żyroskopem i pomiarem krętu K i momentu bezwładności I żyroskopu.
Gdy ciężarek przesuwamy w prawo od położenia równowagi moment bezwładności żyroskopu wzrasta, zaś jeśli przesuwamy go w lewo od położenia równowagi moment ten maleje. Prędkość precesji również zależy od położenia ciężarka.
Załączony wykres przedstawia zależność ω2=ω2(Δx)