Hast du schon mal mit Gyroskopen gespielt? Dieses kleine Ding ist wie Magie. Solange sich der Mittelpunkt mit hoher Geschwindigkeit dreht, ist es ein Taumel. Wenn du ihm einen Drehpunkt gibst, kannst du ihn nicht nur kippen, sondern auch auf einer dünnen Linie stehen oder sogar auf der Spitze eines Stifts rotieren lassen. Ich könnte den ganzen Tag damit spielen.

Die Geschichte von Gyroskope

Was wir üblicherweise sagen und mit dem Gyroskop spielen, ist ein einfaches mechanisches Gerät, das durch einen Kreiselrotor und die Drehachse verbunden ist. Die Peripherie besteht aus zwei Halterungen. Ein Gyroskop ist ein Gerät, das sich mit der Trägheit eines schnell rotierenden Körpers entlang einer oder zwei Achsen bewegt. Seine Hauptmerkmale sind Stabilität und Achsenfixierung. Kleine Gyroskope sind allgegenwärtig und unverzichtbar. Sie werden in Mobiltelefonen, VR-Brillen, somatosensorischen Spielen, Flugzeugwaagen und anderen Produkten eingesetzt. Gyroskope werden auch als Gleichgewichtsartefakte bezeichnet.

Und es gab früher auch ein interessantes Heizgerät namens Weihrauchbrenner. Der Zauber dieses Räuchergefäßes besteht darin, das glühende Holzkohlefeuer in der Mitte zu platzieren. Unabhängig davon, wie sich die äußere Kugel dreht, bleibt der Holzkohletopf in der Mitte durch die Schwerkraft stets horizontal. Die Funktion der Universalhalterung besteht darin, sicherzustellen, dass das Gleichgewicht der darin befindlichen Objekte nicht gestört wird, was der Struktur eines Gyroskops entspricht.

In der Antike gab es eine andere Art von Spielzeug namens Bambuslibelle, die auch Gyroskop genannt wurde. Der Begriff „Gyroskop“ wurde erstmals vom französischen Physiker Boko geprägt. Im Englischen bedeutet er „sich um die Achse drehender Körper“. Daher ist ein solcher sich um die Achse drehender Körper in der Luft auch eine Art Gyroskop. So sind rotierende Scheiben, Spielplatten und die Erde in der Akrobatik allesamt Gyroskope. Man kann sie als Kreisel bezeichnen.

Der mittlere Teil des Gyroskops ist das bekannte Gyroskop. Wenn wir den Grund kennen, warum das Gyroskop das Gleichgewicht steuert, werden wir dann das Geheimnis des Gleichgewichts des Gyroskops kennen?

China ist die Heimat des Gyroskops. Es ist eines der ältesten Volksspielzeuge Chinas und hat Generationen von Menschen fasziniert. Der traditionelle Kreisel besteht aus einem umgedrehten Holzkegel. Ein Seil ist um den Kreisel gewickelt und durch Ziehen am Seil dreht er sich kontinuierlich. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den Kreisel zu spielen, z. B. Kreise ziehen, sich ständig drehen oder Distanzwürfe ausführen. Die Spielregeln unterscheiden sich je nach Spielmethode. 。

In den letzten Jahren erfreut sich eine neue Spielmethode mit Gyroskopen bei jungen Leuten großer Beliebtheit. Dieses Fingerspitzen-Gyroskop erfreut sich zunehmender Beliebtheit. Es ähnelt dem herkömmlichen Gyroskop sehr. Es benötigt nur wenige Finger, um es rotieren zu lassen.

Die Menschen haben nach dem ultimativen Zustand der ewigen Rotation und des Gleichgewichts des Gyroskops gesucht. Obwohl diese Art des Gleichgewichts schwer zu erreichen ist, ist es im wirklichen Leben möglich, das Gyroskop lange Zeit im Gleichgewicht zu halten.

Das Prinzip der Gyroskope

Beim Spielen mit dem Gyroskop sollte sich die Drahtwicklung um den Schwerpunkt des Gyroskops drehen. Der Schwerpunkt des Gyroskops liegt bei zwei Dritteln der oberen Ebene. Wenn es nicht in dieser Position gewickelt ist, schwingen die Zugkraft des Gyroskops und die Wickelrichtung des Seils auf und ab, was es dem Gyroskop erschwert, sich um eine stabile Achse zu drehen. Es ist sehr schwierig, sich zu drehen, wenn die Achse des Gyroskops gedreht wird.

Durch die Wicklung um den Schwerpunkt des Gyroskops kann die gesamte Kraft auf den Schwerpunkt übertragen und die Rotationsgeschwindigkeit hoch gehalten werden. Jeder Punkt auf dem Gyroskop und der zur Rotationsachse symmetrische Punkt wirken gleichzeitig auf die gleiche Zentrifugalkraft. Da sich der Mittelpunkt auf der rotierenden Welle befindet, kann der Ablenkungseinfluss des Schwerpunkts auf die rotierende Welle minimiert und die Rotationsstabilität deutlich erhöht werden. Dadurch bleibt das Gyroskop lange Zeit senkrecht zum Boden.

Damit das Gyroskop nicht zusammenbricht, muss es mit hoher Geschwindigkeit rotieren. Die Geschwindigkeit des Gyroskops beträgt in der Regel Zehntausende Umdrehungen pro Minute. Diese Geschwindigkeit muss hoch genug sein, damit die Rotationsachse immer stabil in eine Richtung zeigt. Unabhängig von der Drehung der peripheren Halterung behält das Gyroskop im Inneren seine ursprüngliche Ausrichtung.

Tatsächlich handelt es sich bei dem Gyroskop um ein Hochgeschwindigkeits-Rotationsgyroskop und die flexible, störungsfreie Universalhalterung, die die Richtung im dynamischen Zustand des Schüttelraums anzeigen kann.

Andere Arten von Gyroskopen und Anwendung

Nach seiner Erfindung wurde das Gyroskop zunächst in Flugzeugen und später auch in Raketen eingesetzt. Mithilfe des Gyroskops können Richtung und Winkel bestimmt und so die Flugbahn berechnet und die Lageregelung durchgeführt werden.

Glauben Sie, dass ein Handy-Gyroskop die Anzahl mechanischer Gyroskope auf der Hauptplatine des Handys reduziert? Tatsächlich dürfen wir die Leistungsfähigkeit von Wissenschaft und Technologie nicht unterschätzen. Es gibt mittlerweile Laser-Gyroskope, faseroptische Gyroskope und mikroelektromechanische Gyroskope. Obwohl sie auch Gyroskope genannt werden, unterscheiden sich ihre Prinzipien grundlegend von denen mechanischer Gyroskope.

Lasergyroskop

Das Prinzip des Lasergyroskops besteht darin, die Drehwinkelgeschwindigkeit anhand der optischen Wegdifferenz zu messen. In einem geschlossenen Strahlengang interferieren zwei im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn ausgestrahlte Lichtstrahlen derselben Lichtquelle. Durch die Erkennung von Phasendifferenzänderungen oder Interferenzstreifen kann die Drehwinkelgeschwindigkeit des geschlossenen Strahlengangs gemessen werden. Das Gerät wird hauptsächlich in der Luft- und Raumfahrt, der Landesverteidigung und anderen anspruchsvollen Bereichen eingesetzt.

Faseroptisches Gyroskop

Das Prinzip eines faseroptischen Gyroskops besteht darin, die Phasendifferenz zweier optischer Pfade durch Änderung des optischen Pfads zu erfassen und so die Winkelgeschwindigkeit des optischen Pfads zu messen. Es wird hauptsächlich in der Luftfahrt, Navigation, Raumfahrt, Verteidigungsindustrie und Landwirtschaft eingesetzt.

MEMS von MEMS-Gyroskop

Es wird üblicherweise in Mobiltelefonen und anderen elektronischen Produkten verwendet. Es gibt üblicherweise zwei bewegliche Kondensatorplatten. Die radiale Kondensatorplatte und die oszillierende Spannung zwingen das Objekt zu einer radialen Bewegung. Die transversale Kapazitätsplatte misst die durch die seitliche Bewegung verursachte Kapazitätsänderung, sodass die Winkelgeschwindigkeit aus der Kapazitätsänderung berechnet werden kann.

Daher wird das Gyroskop eines Mobiltelefons auch als Winkelgeschwindigkeitssensor bezeichnet. Es wird hauptsächlich zur Messung der Drehwinkelgeschwindigkeit bei Auslenkung und Neigung verwendet.

Das herkömmliche Trägheitsgyroskop ist mechanisch und weist keine hohe Präzision auf. Mit der Weiterentwicklung der Technologie werden immer mehr Chips verwendet, um die Funktion des Gyroskops zu realisieren. Es wird allgemein in der Luft- und Raumfahrt, im Mobilfunk, in der Navigation und anderen Bereichen mit hoher Präzision und hoher Empfindlichkeit eingesetzt, wobei die Ergebnisse komplexer sind.

Heutige Gyroskope wirken zwar groß, sind aber überall im Leben zu sehen. Das Rad eines Fahrrads bewegt sich entlang der Mittelachse, die zu einem Gyroskop wird. Solange sich das Rad dreht, stürzt der Radfahrer nicht. Auch im Tierreich gibt es Gyroskope. Wie die Abbildung unten zeigt, scheint das Gyroskop nicht nur dem Menschen vorbehalten zu sein.

Daher werden Gyroskope nicht nur in Mobiltelefonen verwendet, sondern auch in der Navigation, der Luft- und Raumfahrt, in Raketen, Satellitenträgern, der Landesverteidigung und anderen Bereichen. Bodenanlagen, Minentunnel, U-Bahnen und Ölbohrungen sind untrennbar damit verbunden. Im Alltag werden Gyroskope in den Bereichen Fahrzeugführung, Mobiltelefon, Umweltüberwachung usw. benötigt.