陀螺仪可能是非常令人困惑的物体，因为它们以奇特的方式移动，甚至似乎无视重力。这些特殊特性使陀螺仪在一切方面都非常重要 自行车 到高级导航系统上 航天飞机.一个典型的 飞机 使用大约十几个陀螺仪从其 指南针 到它的自动驾驶仪。俄罗斯和平号空间站使用11个陀螺仪来保持其方向 太阳，以及 哈勃太空望远镜 还有一批导航陀螺仪。陀螺效应也是诸如 溜溜球 还有飞盘!

　　在本期 如何工作，我们将看看陀螺仪，以了解为什么它们在这么多不同的地方如此有用。您还将看到他们非常奇怪的行为背后的原因!

　　岁差

　　点击这里 下载显示工作岁差的 30 秒全动态视频。(1.7 兆字节)如果您曾经玩过玩具陀螺仪，您就会知道它们可以执行各种有趣的技巧。它们可以在绳子或手指上保持平衡;它们可以以非常奇怪的方式抵抗围绕自旋轴的运动;但最有趣的效果叫做 岁差.这是陀螺仪的反重力部分。以下视频向您展示了使用自行车轮作为陀螺仪的进动效果：

　　视频中最令人惊奇的部分，也是陀螺仪令人难以置信的部分，是陀螺仪自行车轮能够像这样悬挂在空中的部分：

　　陀螺仪“反重力”的能力令人困惑!

　　它怎么能做到这一点?

　　这种神秘的效应就是岁差。在一般情况下，进动的工作原理如下：如果你有一个旋转的陀螺仪，你尝试旋转它的旋转轴，陀螺仪将尝试绕一个轴旋转，与你的力轴成直角，如下所示：

　　在图1中，陀螺仪在其轴上旋转。 在图 2 中，施加力以尝试旋转旋转轴。 在图3中，陀螺仪沿垂直于输入力的轴对输入力做出反应。

　　那么，为什么会发生岁差呢?

　　岁差的原因

　　当力施加到轴上时，识别的两个点将尝试沿指示的方向移动。为什么陀螺仪应该显示这种行为?自行车车轮的车轴可以这样悬在空中似乎完全是荒谬的。但是，如果您考虑陀螺仪旋转时的不同部分实际发生了什么，您会发现这种行为是完全正常的!

　　让我们看看陀螺仪旋转时的两个小部分 - 顶部和底部，如下所示：

　　当力施加到轴上时，陀螺仪顶部的部分将尝试向左移动，陀螺仪底部的部分将尝试向右移动，如图所示。如果陀螺仪不旋转，则轮子会翻转，如上一页的视频所示。如果陀螺仪在旋转，请考虑陀螺仪的这两个部分会发生什么： 牛顿第一运动定律 声明运动中的物体继续沿直线以恒定速度移动，除非受到不平衡力的作用。因此，陀螺仪上的顶点受到施加在轴上的力的作用，并开始向左移动。由于牛顿第一运动定律，它继续尝试向左移动，但陀螺仪的旋转使它旋转，如下所示：

　　当两个点旋转时，它们继续运动。

　　这种效应是岁差的原因。陀螺仪的不同部分在一个点上接收力，但随后旋转到新位置!当陀螺仪顶部的部分向侧面旋转 90 度时，它继续向左移动。底部的部分也是如此 - 它向侧面旋转90度，并且继续向右移动。这些力使车轮沿进动方向旋转。当识别的点继续旋转 90 度时，它们的原始运动将被取消。所以陀螺仪的轴悬在空中并进动。当你这样看它时，你会发现岁差一点也不神秘——它完全符合物理定律!

　　陀螺仪的用途

　　所有这一切的效果是，一旦你旋转陀螺仪，它的轴就会一直指向同一个方向。如果将陀螺仪安装在一组 万向节 这样它就可以继续指向同一个方向，它会的。这是基础 陀螺罗盘.

　　如果您将两个陀螺仪的轴彼此成直角安装在平台上，并将平台放置在一组万向节内，当万向节以任何它们喜欢的方式旋转时，平台将保持完全刚性。这是这个基础 惯性导航系统 (移民局)。

　　在INS中，万向节轴上的传感器检测平台何时旋转。INS使用这些信号来了解车辆相对于平台的旋转。如果向平台添加一组三个敏感 加速度 计，您可以准确地知道车辆的前进方向以及它在三个方向上的运动如何变化。有了这些信息，飞机的自动驾驶仪就可以保持飞机的航向，火箭的制导系统可以将火箭插入所需的轨道!

　　有关陀螺仪及其应用的更多信息，请查看下一页的链接!

　　陀螺仪常见问题

　　陀螺仪有什么用?

　　陀螺仪内置在船舶和飞机的指南针、鱼雷的转向机构以及安装在弹道导弹和轨道卫星等地方的制导系统中。

　　为什么陀螺仪无视重力?

　　它们似乎无视重力，但事实并非如此。这种效应是由于角动量守恒。

　　什么是陀螺效应?

　　此效果是指旋转对象希望保持其旋转轴的方式。