陀螺教學(xué)儀到底是怎樣掌握平衡的

　　陀螺教學(xué)儀是一種用于傳感和維持方向的裝置，是根據(jù)角動(dòng)量守恒理論設(shè)計(jì)的。 陀螺儀主要由位于軸心、可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子組成。 當(dāng)陀螺儀開始旋轉(zhuǎn)時(shí)，陀螺教學(xué)儀傾向于抵抗轉(zhuǎn)子角動(dòng)量的作用而改變方向，那么，下面一起了解下陀螺教學(xué)儀到底是怎樣掌握平衡的吧!

　　陀螺教學(xué)儀是導(dǎo)航、定位等系統(tǒng)中常用的例子，例如用于移動(dòng)電話的GPS定位導(dǎo)航、衛(wèi)星三軸陀螺儀定位。陀螺教學(xué)儀基本上是利用物體高速旋轉(zhuǎn)時(shí)角動(dòng)量大、旋轉(zhuǎn)軸總是穩(wěn)定地朝向一個(gè)方向的性質(zhì)制造的定向設(shè)備。 但是，它必須旋轉(zhuǎn)得足夠快，或者慣性力矩足夠大(也可以說角動(dòng)量足夠大)。 否則，很小的力矩就會(huì)嚴(yán)重影響穩(wěn)定性。

　　現(xiàn)象的說明

　　高速旋轉(zhuǎn)的物體的旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)于改變其方向的外力有朝向垂直方向的傾向。 而且，如果旋轉(zhuǎn)物體橫向傾斜，重力會(huì)向傾斜增加的方向作用，軸會(huì)向垂直方向移動(dòng)，產(chǎn)生搖頭運(yùn)動(dòng)(旋進(jìn)運(yùn)動(dòng))。 陀螺傳感器的旋轉(zhuǎn)軸在水平軸上旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于地球的旋轉(zhuǎn)而受到鉛直方向的旋轉(zhuǎn)力，陀螺的旋轉(zhuǎn)體在水平面內(nèi)的子午線方向上引起旋進(jìn)運(yùn)動(dòng)。 適用于軸平行于子午線且靜止的情況。

　　陀螺教學(xué)儀基本上是利用物體高速旋轉(zhuǎn)時(shí)角動(dòng)量大、旋轉(zhuǎn)軸總是穩(wěn)定地朝向一個(gè)方向的性質(zhì)制造的定向設(shè)備。 但是，它必須旋轉(zhuǎn)得足夠快，或者慣性力矩足夠大(也可以說角動(dòng)量足夠大)。 否則，很小的力矩就會(huì)嚴(yán)重影響穩(wěn)定性。

　　陀螺教學(xué)儀工作原理

　　陀螺教學(xué)儀是圓形中心軸的結(jié)合體，但實(shí)際上靜止和運(yùn)動(dòng)陀螺儀本身沒有區(qū)別。 如果靜止的陀螺儀自身絕對(duì)平衡的話，除了要素陀螺儀以外，不依靠旋轉(zhuǎn)就可以直立，但是如果陀螺儀自身的尺寸不均衡的話，在靜止下陀螺教學(xué)儀模型會(huì)傾斜跌倒，所以不均衡的陀螺儀必然依賴于旋轉(zhuǎn)來維持平衡

　　陀螺教學(xué)儀本身與重力有關(guān)，受重力影響不均衡的陀螺，重的一方向下運(yùn)動(dòng)，輕的一方向上運(yùn)動(dòng)。 在重力場(chǎng)中，重物落下的速度需要時(shí)間。 如果物體掉落的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于陀螺儀本身的旋轉(zhuǎn)速度，陀螺儀的重心就會(huì)偏移，旋轉(zhuǎn)過程當(dāng)中陀螺儀自身的平衡會(huì)發(fā)生變化，成為向上旋轉(zhuǎn)的速度方向。 當(dāng)然，如果陀螺儀的重心太大，陀螺儀自身左右的相互作用力也會(huì)變大。如果陀螺儀在旋轉(zhuǎn)中遇到外力，陀螺教學(xué)儀就會(huì)對(duì)陀螺儀的某個(gè)點(diǎn)施力。 陀螺儀會(huì)很快傾斜，但如果陀螺儀受力點(diǎn)的勢(shì)能低于陀螺儀的旋轉(zhuǎn)時(shí)速，則陀螺儀會(huì)傾斜，旋轉(zhuǎn)推動(dòng)陀螺儀受力點(diǎn)會(huì)從斜角滑到斜角。 另一方面，向斜上方旋轉(zhuǎn)時(shí)，陀螺儀受力點(diǎn)的勢(shì)能還在向下旋轉(zhuǎn)。 結(jié)果，陀螺教學(xué)儀到達(dá)斜上方角時(shí)，受力點(diǎn)的剩馀勢(shì)能在斜上方角時(shí)被勢(shì)能按下。 在與受力點(diǎn)相反的直徑的另一側(cè)也具備相同的勢(shì)能，這個(gè)勢(shì)能在與受力點(diǎn)相反的方向上，受力點(diǎn)向下，它向上，此外，這一點(diǎn)稱為“聯(lián)動(dòng)受力點(diǎn)”。聯(lián)動(dòng)受力點(diǎn)旋轉(zhuǎn)180度，從斜上角到達(dá)斜下角時(shí)，聯(lián)動(dòng)受力點(diǎn)向上拉陀螺，在受力點(diǎn)與聯(lián)動(dòng)受力的相互作用下陀螺恢復(fù)平衡。