منو
 کاربر Online
356 کاربر online

چرخ دوچرخه به عنوان یک ژیروسکوپ

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > فیزیک > عجایب و سرگرمیهای فیزیک
(cached)

چرخ یک دوچرخه، مانند یک ژیروسکوپ رفتار می کند.
img/daneshnameh_up/8/80/ov13.jpg

در محیط بی وزن شاتل فضایی، فضانوردان با یک ژیروسکوپ کوچک آزمایشی انجام دادند. هنگامی که یکی از فضانوردان، ژیروسکوپ در حال چرخش را هل می داد، محور ژیروسکوپ با هرگونه تغییر جهتی به شدت مخالفت می کرد.
هر چرخی که به سرعت در حال چرخش است، این خاصیت ژیروسکوپ را نشان می دهد. چرخ در حال چرخش در مقابل هر گونه تلاشی برای کج کردن و تغییر جهت محورش مقاومت می کند.

وسایل مورد نیاز

  • یک چرخ دوچرخه
  • یک چهارپایه ی چرخان کم اصطکاک (مانند صندلی کامپیوتر)
  • اختیاری : پیچ قلابدار، دریل ، زنجیر یا طناب آویزان از سقف ، پره های چرخ
  • 2 عدد دسته

شرح آزمایش

دسته ها را به دو طرف محور چرخ پیچ کنید. در صورت دسترسی به پیچ قلابدار، در انتهای یکی از دسته ها با دریل جایی برای پیچ کردن آن ایجاد کنید (همانند شکل زیر).
img/daneshnameh_up/f/f9/ov14.jpg

دسته های چرخ را گرفته و از یک نفر بخواهید هر چه سریع تر آن را بچرخاند. سپس روی صندلی چرخان بنشینید و پاهای خود را از روی زمین بردارید (بدون تماس). حال چرخ را از حالت عمود، کمی کج کنید. اگر چهارپایه به اندازه ی کافی بدون اصطکاک باشد، باید شروع به چرخش کند. چرخ را در جهت مخالف حالت قبل کج کنید.

چه اتفاقی در حال وقوع است؟

چرخی که در حال چرخش است، دارای تکانه ی زاویه ای می باشد که خاصیتی است مربوط به سرعت چرخش چرخ، جرم چرخ، وچگونگی توزیع جرم در آن. بطور مثال، بیشتر جرم چرخ یک دوچرخه به جای آن که در مرکز آن باشد، در طول لبه های آن متمرکز شده است و توزیع جرمی به این صورت موجب ایجاد تکانه ی زاویه ای بیشتری با یک سرعت معین می شود.
شما به همراه چرخ و صندلی، سیستمی تشکیل می دهید که از قانون بقای اندازه حرکت زاویه ایی پیروی می کند. این بدان معنی است که هر تغییری در تکانه ی زا ویه ای سیستم، با تغییری مساوی و مخالف همراه است. چنان که نتیجه ی خالص صفر است.
فرض کنید که هم اکنون به همراه چرخی در حال چرخش روی یک چهارپایه نشسته اید. یکی از راه های تغییر دادن اندازه حرکت زاویه ای چرخ، تغییر جهت آن است. برای انجام چنین کاری ، باید بر چرخ گشتاوری اعمال کنید. چرخ هم یک گشتاور مساوی و در خلاف جهت گشتاور اعمالی از طرف شما، بر شما وارد می کند ( زیرا برای هر عملی، عکس العملی مساوی و در خلاف جهت وجود دارد ). بنا براین وقتی محور چرخ در حال چرخش را در فضا کج می کنید، شما نیز در خلاف جهت خواهید چرخید. اگر شما روی یک محور کم اصطکاک نشسته باشید، نیروی واپیچشی چرخ باعث چرخش شما می شود. تغییر در تکانه ی زاویه ای چرخ با تغییر در اندازه حرکت زاویه ای شما جبران می شود. سیستم همانند یک واحد، ازاصل بقای تکانه ی زاویه ای پیروی می کند.



تعداد بازدید ها: 20403


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..