גירוסקופ
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
גירוסקופ הוא מכשיר מדעי המשמש למדידה או שמירה של יציבות, תוך התבססות על עקרונות שימור התנע הזוויתי. בפיזיקה, שם זה ידוע גם כאינרציה גירוסקופית. אחת השימושים הנפוצים של מכשיר זה הוא מדידת הזווית שבין גוף הנמצא בתנועה לגוף במצב אופקי. הגוף האופקי הוא בדרך כלל כדור הארץ, בעוד שהגוף בתנועה הוא בדרך כלל מטוס או טיל. מדידת זווית זו היא חשובה במקרים מסוימים, כגון במקרה של טייס הרוצה לדעת אם הוא מאוזן ביחס לקרקע. בדוגמה זו, המכשיר קרוי מד אופק מלאכותי.
תוכן עניינים |
[עריכה] הרכב הגירוסקופ
הגירוסקופ מורכב מגלגל (רוטור) המסתובב על ציר סיבוב העובר במרכזו. הציר נשען על ציר אנכי קבוע. כאשר מקנים לגלגל מהירות זוויתית הגלגל אינו נופל אלא ממשיך להסתובב, כאשר ציר הסיבוב שלו מתחיל לנוע בעצמו ביחס לציר הקבוע.
כשציר הרוטור מסתובב, הוא מתנגד לכל שינוי בכיוון הסיבוב שלו, תכונה הנובעת מתנע זוויתי. אם מנסים לשנות את כיוון הסיבוב של הציר, הוא 'נלחם' בכך עם כוח משלו בזווית בת 90 מעלות לכוח שמופעל עליו. ההתנגדות של ציר הגירוסקופ המסתובב לשינוי בכיוון הסיבוב נקראת גם 'אינרצית הגירוסקופ'.
[עריכה] הרעיון שמאחורי הגירוסקופ
על פי חוקי ניוטון, לכל מסה ישנה תכונה לשמור על מצבה הקודם. לדוגמה, במידה ואנו מעוניינים להזיז גוף מסוים, יש להפעיל עליו כוח ראשוני. על מנת לעצור גוף זה, יש להפעיל עליו כוח בכיוון הנגדי, כדוגמת כוח החיכוך. באם כוח שכזה לא יופעל, הגוף ימשיך לנוע עד אינסוף.
גירוסקופ הוא בעצם דיסקית המסתובבת על פני מסגרת חלקלקה. הדסקית אינה משנה את כיוון הסיבוב שלה ואת זווית הסיבוב שלה ולכן על מנת לשנות את זווית הסיבוב של הדיסקית צריך להפעיל כח.
לשם המחשה, נניח כי אנו מחזיקים גירוסקופ במטוס, והמטוס סוטה בפתאומיות. על פניו, נראה כי הדיסקית אמורה לשנות את הזווית שלה יחסית לכדור הארץ, כיוון שהמטוס שינה את הזווית שלו יחסית לכדור הארץ. כיוון שהדיסקית המסתובבת נעה על פני מסגרת חלקה, ההתנגדות של הדיסקית לשינוי מצבה תגרום לכך שהיא תחליק על פני המסגרת. כלומר, הדיסקית נשארת תמיד באותה זווית, בעוד שהמסגרת שעוטפת את הדיסקית משנה את מצבה בהתאם לתנועת הגוף.
אם נחבר עכשיו מחוגה בין הדיסקית לבין המסגרת, המחוגה תמדוד את הזווית שבה הגוף נמצא. זווית זו יכולה להיות מבוטאת בתצוגה על לוח מחוונים, או לגרום לשינוי אוטומטי בהתאם לדרישת המתכננים בכוונון תנועת משטחים כגון מדפים, כנפיים, זוויות של רקטה ועוד.
[עריכה] שימושים
בנוסף למד האופק, בעדשות מצלמה מודרניות ישנו מנגנון המונע רעידות בעת החשיפה. מנגנון זה מבוסס גירוסקופ. גם בטנקים נעשה שימוש בגירוסקופ ע"מ לשמור את התותח בקו קבוע יחסית לעולם בזמן שהטנק נוסע. וזאת על מנת שאפשר יהיה לירות גם כאשר הטנק נוסע.
גם פעלולני אופנועים משתמשים בבסיסי הגירוסקופ על מנת, בין השאר, להרים גלגל ולהסתובב על ציר הגלגל האחר.
[עריכה] ראו גם
[עריכה] קישורים חיצוניים
- המצפן הימי באתר שער לים
