Приближенная теории гироскопов. Гироскоп с двумя, тремя степенями свободы. Гироскопический эффект, гироскопический момент.

   Гироскоп – твёрдое тело, имеющее одну неподвижную точку и совершающее движение вокруг этой точки с большой угловой скоростью. Если центр тяжести гироскопа совпадает с неподвижной точкой, гироскоп называется астатическим. В любом другом случае - тяжёлым. В общем случае гироскоп имеет три степени свободы. Если угол нутации не меняется, то гироскоп имеет две степени свободы. Гироскоп с двумя степенями свободы участвует одновременно в двух движениях: в собственном вращении с угловой скоростью; и прецессионном. При расчётах с использованием приближённой теории используется теорема Резаля.

U= =M₀^e

У гироскопа с тремя степенями свободы все три угла Эйлера изменяются в процессе движения. Поэтому его движение ограничивается только одной неподвижной точкой О.

М₀ вызывает действие на опоры в точках А и В дополнительного момента М_r= - М₀^r – гироскопического момента. Наличие гироскопического момента называется гироскопическим эффектом.

Принцип Даламбера для механической системы. Принцип Даламбера для материальной точки. Примеры.

  При движении механической системы главный вектор и главный момент внешних сил относительно произвольного центра как бы устанавливается главным вектором и главным моментом относительно того же центра сил инерции.

∑F_k^e+R^u=0

∑M₀(F_k^e)+M₀^u=0

Принцип Даламбера устанавливает единый подход к исследованию движения любой механической системы вне зависимости от характера налагаемых на это движение условий. При этом динамическим дифференциальным уравнениям движения придается вид уравнений равновесия. Рассмотрим несвободную материальную точку М, движущуюся по кривой АВ под действием активных сил, равнодействующая которых равна F. Обозначив через N силу реакции, с которой кривая АВ действует на точку М, запишем основное уравнение динамики точки/ Силы F, N, Ф образуют сходящуюся систему сил и полученное уравнение выражает условие равновесия этой системы, что и составляет принцип Даламбера для материальной точки.
В каждый момент движения материальной точки действующие на нее активные силы, силы реакций наложенных на точку связей и условно приложенная к точке сила инерции образуют уравновешенную систему сил.
Прикладывая силу инерции к движущейся точке, мы можем говорить лишь об условном равновесии приложенных к ней сил. Однако такая трактовка динамического уравнения движения в некоторых случаях обеспечивает наиболее простое и удобное решение задач динамики - (особенно первой), и поэтому принцип Даламбера широко применяется во многих прикладных дисциплинах.

При движении материальной точки векторная сумма действующих на ней активных сил , равнодействующих реакций и сила инерции будет равна нулю.

Сила инерции равна произведению массы тела на его ускорение и направлена противоположно ускорению. Ф=-ma

Главный вектор и главный момент сил инерции в различных случаях движения твердого тела.

 Главный вектор и главный момент сил инерции в различных случаях движения твердого тела:

Поступательное движение

R^u=-M*a_c        M_z^u=0

Вращение тела вокруг оси не проходящей через центр масс.

R^u=-M*a_c        M_z^u=-I_z*ε

Вращение вокруг оси проходящей через центр масс.

R^u=0   M_z^u=-I_z*ε

Качение.

R^u=-M*a_c= Фщ                       M_z^u=-I_z*ε ε= a_c/R