陀螺儀原理及工作

sanyal

陀螺儀
是一種用來感測與維持方向的裝置，基於角動量守恆的理論設計出來的。
螺儀主要是由一個位於軸心可以旋轉的輪子構成。 陀螺儀一旦開始旋轉，由於輪子的角動量，
陀螺儀有抗拒方向改變的趨向。陀螺儀多用於導航、定位等系統。

歷史
1850年法國的物理學家 萊昂·傅科（J.Foucault）為了研究地球自轉，首先發現高速轉動中的轉子（rotor），
由於慣性作用它的旋轉軸永遠指向一固定方向，他用希臘字 gyro（旋轉）和skopein（看）
兩字合為gyro scopei 一字來命名這種儀錶。

結構陀螺儀的裝置，一直是航空/航海.上航行姿態及速率等最方便實用的參考儀錶。
基本上陀螺儀是一種機械裝置，其主要部分是一個對旋轉軸以極高角速度旋轉的轉子，轉子裝在一支架內（見圖一a）；
在通過轉子中心軸XX1上加一內環架，那麼陀螺儀就可環繞飛機兩軸作自由運動；然後，在內環架外加上一外環架；
這個陀螺儀有兩個平衡環，可以環繞飛機三軸作自由運動，就是一個完整的太空陀螺儀(space gyro)。

特性陀螺儀被用在飛機飛行儀錶的心臟地位，是由於它的兩個基本特性：一為定軸性（inertia or rigidity），
另一是逆動性（precession），這兩種特性都是建立在角動量守恆的原則下。
定軸性當陀螺轉子以極高速度旋轉時，就產生了慣性，這慣性使得陀螺轉子的旋轉軸保持在空間，指向一個固定的方向，
同時反抗任何改變轉子軸向的力量，這種物理現象稱為陀螺儀的定軸性或慣性。 其慣性隨以下的物理量而改變：

• 轉子質量愈大，慣性愈大
• 轉子旋轉半徑愈大，慣性愈大
• 轉子旋轉速度愈大，慣性愈大。

逆動性在運轉中的陀螺儀，如果外界施一作用或力矩在轉子旋轉軸上，則旋轉軸並不沿施力方向運動，而是順著轉子旋轉向前90度垂直施力方向運動，此現象即是逆動性。
逆動性的大小也有三個影響的因素：

• 外界作用力愈大，其逆動性也愈大；
• 轉子的質量慣性矩（moment of inertia）愈大，逆動性愈小；
• 轉子的角速度愈大，逆動性愈小。

而逆動方向可根據逆動性原理取決於施力方向及轉子旋轉方向。


陀螺儀



陀螺儀



迴轉儀的構造



三軸








角動量
（重定向自角動量）
[/url] 在一個旋轉系統裡，力(F)、力矩(τ)、動量(p)、角動量(L)，這些物理量之間的關係：
力矩為到原點的位移(r)和力的叉乘；
角動量為到原點的位移和動量的叉乘。


角動量在物理學中是與物體到原點的位移和動量相關的物理量在經典力學中表示為到原點的位移和動量的叉積，通常寫做。
角動量是向量。
其中，表示質點到原點的位移，表示角動量。表示動量。而又可寫為：
在不受非零合外力矩作用時，角動量是守恆的。
需要注意的是，由於成立的條件不同，角動量是否守恆與]動量是否守恆沒有直接的聯繫。
角動量在量子力學中與角度是一對共軛物理量。




參考資料:維基百科

[ 本帖最後由 sanyal 於 2010-1-25 19:32 編輯 ]

bulldog

偶只懂買陀螺儀~~
~~~跟打陀螺啦~~~~~~~

sanyal

原帖由 jen292371 於 2010-1-27 00:12 發表
小洪大您ㄉ物理學分修ㄉ很好ㄡ 感謝知識分享

大哥哥過獎
拜科技所賜
網路資訊爆炸
要查啥玩意就有很多相關知識.可吸收

jen292371

小洪大您ㄉ物理學分修ㄉ很好ㄡ 感謝知識分享

X3710

真了不起  趕快出來拍拍手 又學到不少

愚公

可知這玩意兒也是中國人發明的喔 但只能皇家使用在觀察天象，先進知識發明都被皇家所限制壟斷
心胸狹窄目光如豆的結果一朝更替全盤皆無 後代子孫從頭開始摸索浪費民族進步的光陰
有興趣的大大可到北京的天文博物館樓頂參觀古代的混天儀
看看古人的智慧 嘆息保守封建思想有多爛

☆毀滅之瞳☆

OH~
這位大大~您好用心
多謝分享~:bem16

kunfeng

感謝分享.-------

dinny5526

霧煞煞................:deem79 :deem79

遊騎兵

大哥哥何時要生產製造?

lkk2736

感謝大大資訊轉播 ~! 鼓掌一下~!

u550909

又長知識.....雖然不是很懂....
不過起碼有點初步瞭解....
重點是....有你真好....
隨時幫爽飛幫的弟兄灌溉知識....
其他...不懂的....就交給你.就對了....

[ 本帖最後由 u550909 於 2010-1-25 20:40 編輯 ]

h53021

感謝小洪哥哥 分享陀螺儀原理心得  

sando

總結重點:
1.陀螺儀....好
2.陀螺儀....貴
3.陀螺儀....好貴

kingjames

謝謝知識分享!