物理陀螺仪的“反重力效应”

文摘

陀螺效应的物理比提出了现有的数学模型更复杂。这些模型不匹配所呈现的效果,真正的力量作用于陀螺设备。在这一领域新的研究表明,一个系统的惯性力矩,这是旋转的旋转产生的对象,就在一个陀螺仪。的行为通过实际测试验证了系统的惯性力与一方支持陀螺仪的运动。外部负载转矩的作用与一方支持陀螺仪表明陀螺仪的向上运动是错误地称为“反重力”效应。陀螺仪的向上运动的旋进绕着它的水平轴的扭矩。目前工作的新颖性与向上和向下运动的数学模型陀螺仪受外部扭矩绕垂直轴的影响。分析研究描述了物理陀螺仪的向上运动并验证陀螺仪不拥有一个反重力属性。

1。介绍

陀螺仪的应用理论主要出现在二十世纪由于巨大的众多旋转的旋转对象的应用程序,强化工程(1- - - - - -4]。陀螺仪属性是用在许多工程计算与旋转部件在航空航天、造船、和其他行业,大量的出版物一直致力于陀螺效应(5,6]。基本教材和出版物对经典力学描述陀螺效应欧拉的角动量的变化(7- - - - - -9]。然而,以前的分析方法是基于一些假设和简化,导致理论的不确定性陀螺效应(10,11]。在出版物不匹配数学模型对陀螺仪性能的实际应用陀螺设备(12- - - - - -15]。所有旋转对象的活动机制体现陀螺效应,应该使用工程方法计算。,研究人员已经创造了人工条件如陀螺效应和陀螺仪夫妇,他们建立了非惯性,nongravitational属性与物理学的原则相矛盾。

陀螺效应的物理比文献中给出更复杂。外部扭矩应用于陀螺仪产生系统的八个离心所产生的惯性力矩,常见的惯性,和科里奥利力,以及转子旋转的角动量的变化。系统的行为的惯性力矩轴陀螺仪的相互关联和显化所有陀螺属性之前解释的。今天,陀螺仪的惯性力矩的物理和数学模型是描述和验证(16- - - - - -20.]。然而,新分析方法仍有一些数学错误。一些出版物指出数学模型的不准确在处理惯性力矩作用于一个陀螺仪20.]。在工程、几个负载力矩陀螺设备可以在不同的方向旋转的轴。相关操作的内部和外部的负载力矩陀螺构成可以解决的科学和工程问题。新奇的工作描述一个精确的数学模型对陀螺仪的作用下向上运动外部扭矩和陀螺效应的物理解释,错误被称为“反重力”属性。

2。方法

最近调查陀螺效应导致的物理原理的数学模型,可用于评估一个系统的惯性力作用于一个陀螺仪。新的内部力矩的数学模型描述了陀螺陀螺设备的属性和行为。外部负载的作用在一个陀螺仪产生耐药性和进动力矩的mass-elements旋转的转子旋转。惯性力矩的数学模型提出了作用于陀螺仪在几个出版物(16- - - - - -20.]。一个出版包含不正确的数学模型内部和外部力矩的相互关系作用于一个陀螺仪(20.]。相关的制度惯性力矩的作用在轴陀螺仪应该仔细考虑。分析外部和惯性力矩的相互依存的序列作用使陀螺运动的物理原则制定。系统的操作力矩及其影响陀螺站被认为是,和相关的技术资料已发表(20.]。陀螺运动的数学模型,提出了通过两个例子的内部和外部的行为在陀螺仪力矩一边支持其水平位置。为简单起见,摩擦力的行动支持和主不考虑。两个陀螺运动的数学模型提供了一个明确的代理外部和内部的物理扭矩。第一个数学模型考虑外部负载扭矩的作用,称为扭矩作用于轴周围的陀螺仪和转矩陀螺仪的重量作用在轴逆时针方向。第二个数学模型考虑了外部负载转矩的作用顺时针方向的轴和转矩的作用陀螺仪的体重在轴逆时针方向 。陀螺仪站的结构特点生成一个代理的独特组合惯性力矩和不同的运动。

2.1。案例研究1

陀螺运动的数学模型,考虑负载转矩的作用在轴在逆时针方向和负载转矩 生成的重量陀螺仪的轴 。在这种情况下,外部负载转矩的作用生成一个系统的惯性力矩的轴陀螺仪(图1)。负载转矩的作用生成以下惯性力矩:(一)阻力扭矩 所产生的离心的作用和科氏力在轴顺时针方向(即。,in the opposite direction of the action of load torque )(b)队伍转矩 共同产生的惯性力和转子旋转的角动量的变化是在轴但代理轴顺时针方向(即。,in the opposite direction of the action of the gyroscope weight )。的值转矩产生的陀螺仪的重量低于所产生的惯性力矩的值 作用在轴 。后者( )使陀螺仪的向上运动(c)队伍转矩在轴 ,反过来,产生的阻力扭矩 离心和科氏力在轴 。这些力矩在逆时针方向移动并提高陀螺仪的重量的作用

由此产生的转矩的作用 在轴产生进动力矩 共同产生的惯性力和角动量的变化起源于轴但代理轴并添加到阻力扭矩在轴 ,导致阻力扭矩 。

负载的行为和变化的值相关的惯性力矩作用在两个轴。外部扭矩的作用产生进动力矩 ,它在轴 ,这是陀螺仪的作用相反的体重吗 。这种情况会导致减少的价值产生的惯性力矩和进动力矩作用在轴 。变化的惯性力矩的值是相等的,因为他们表达内部动能。所表达的这种变化是惯性力矩的变化系数在一个轴,用以下表达式: 表达式的惯性力矩(16),陀螺仪的重量产生的转矩是代入方程(1)。所有组件都是上面指定的。

的系数代表了减少进动力矩作用在轴的价值当惯性扭矩轴周围的价值减少。这种依赖关系反映了惯性力矩作用在两个轴的相互关系。分析方程(1)导致以下值的系数 :(我)负载转矩的缺失作用在轴意味着系数 (例如,there is no change in the value of the inertial torques acting around two axes)(2)负载转矩的作用意味着系数 (例如,the values of the inertial acting torques around two axes decrease)(3)当负载转矩等于进动力矩( ),系数是 (例如,the gyroscope does not turn around axis而是转身轴在只有陀螺仪重量的作用)。

这个特点应该表示在两个轴陀螺仪运动方程。已经开发了一个数学模型来评估一个陀螺仪的运动是由内部和外部力矩的作用。这个模型包括修正基于惯性力矩的相互关联的行动和提出了欧拉微分方程如下: 在哪里和在轴的角速度陀螺仪吗和 ,分别; , , , , , , ,和内部产生的力矩离心,科里奥利,和常见的惯性力和角动量的变化作用在轴吗和 ,分别为(16]。方程的符号(-)(3)意味着运动发生在一个顺时针的方向。所有其他组件都指定。

惯性力矩方程(16)和方程(1)代入方程(2)和(3)。离心产生的力矩的组件和惯性力量,有相同的表达式从方程(2)和(3)。这些方程的简化和修改的手稿中提出的解决方案(17,18详细),这个过程是合理的。修改方程给出了由以下系统: 在方程(6)代表的角速度陀螺仪的依赖轴和添加到方程(4)和(5)。这个解决方案提出了手稿(17,18),使用类似的分析方法。所有其他参数都指定。

用方程(6)到第一个方程(3)和转换为以下方程: 所有上面指定的组件。

2.1.1。工作示例

陀螺仪的组件在一边支持负载力矩的作用下移动和 ,而产生的轴陀螺仪体重和行为和 分别。第一个转矩的值转矩值的一半吗(例如, )。扭矩的行动和动作呈现在图1。相关的技术资料提出了陀螺仪的手稿([20.),表1)。方程(7)是轴陀螺仪运动方程 。围绕两个轴的角速度比计算使用方程(6)。轴周围的角速度被定义为以下的解决方案。用陀螺仪的初始数据(20.),以上资料到方程(7)收益率以下方程: 方程(8)可以简化如下: 方程(10)出现通过分离变量来简化和变换方程(9): 方程(11)是方程的积分形式(10):

左边的积分方程(11),表为积分 。正确的积分是简单。解决积分收益率以下方程: 因此导致以下:

方程(13)可以转化为方程的角速度陀螺仪在轴 :

正确的组件方程(14)包含表达式 ,一个小值的高阶的角速度旋转的转子 。因此,该组件的方程可以被忽视。求解方程(10)收益率以下方程: 所有上面指定的组件。

角速度陀螺仪的轴根据转子速度的定义 。替换方程(15)和(6)收益率轴陀螺仪的角速度和 : 的符号(-)方程(17)意味着周围的陀螺进动轴在顺时针方向,即。,陀螺仪向上移动。

扭矩作用在轴导致慢轴逆时针旋转并导致密集在下轴顺时针旋转的陀螺仪 。陀螺仪向上从水平位置。这种效应作为实际的证据缺乏反重力属性。

2.2。案例研究2

陀螺仪的数学模型的运动被认为是相同的陀螺仪站和技术参数提出了部分2.1,案例研究1。不同的是顺时针负载转矩的作用在轴。在这种情况下,陀螺仪内部力矩和运动的行动如下:(我)负载转矩产生的阻力扭矩 ,这表现在轴逆时针方向和进动力矩 ,它在轴逆时针方向。这正好与负载转矩的作用(2)陀螺仪的重量产生的转矩的作用产生的阻力和旋进扭矩。阻力扭矩沿顺时针方向在轴 。旋进的转矩在轴逆时针方向的转矩

所有代理力矩和运动的陀螺仪如图一方支持2。

陀螺仪力矩和运动方程的轴和由以下表达式: 的符号(-)方程(18)表明一个顺时针方向运动。所有其他组件都指定。

的系数代表进动力矩的比例增加在轴 。的系数表示为旋进的总和的比例和负载扭矩的旋进转矩,它在轴 。表达式在类似的方式获得方程(1),是由以下方程: 在哪里的系数是成比例增加的进动力矩的值作用在轴 。所有其他参数都指定。

的系数表示增加的进动力矩在轴oy当的值产生的扭矩在轴也增加了。方程(20.)演示了以下值的系数 :(我)负载转矩的缺失作用在轴牛意味着系数 (例如,there is no change in the values of the inertial torques acting around two axes)(2)负载转矩的作用意味着系数 (例如,the values of the inertial torques acting around two axes increase)(3)当负载转矩的陀螺仪重量等于进动力矩( ),的系数 (例如,there is an increase in the value of the resulting resistance torque作用在轴 )

方程对惯性torques-that,方程(17)和(20.)——代入方程(18)和(19)。方程(21)- (23)相同的方式简化了方程(4)- (6): 以上参数是指定的地方。

关于轴周围的运动 ,代理力矩由陀螺仪的联合行动的重量与进动力矩和阻力扭矩在相反的方向。作用在轴上的力矩由负载转矩的作用和合并后的阻力扭矩与进动力矩在相反的方向。以下方程解决方案(21)- (23在部分)是一样的2.1,案例研究1。方程(21)可以通过替换解决定义方程和利用转换产生以下方程: 所有上面指定的组件。

2.2.1。工作示例

陀螺仪的运动在一边支持下进行顺时针操作下的负载转矩在轴 。的素描的作用力矩和运动呈现在图2。方程(24)是轴陀螺仪运动方程 。进动角速度的应该定义在两个轴。用陀螺仪([的初始数据20.),表1)方程(24),使转换产生以下方程:

方程(25)简化。然后,解决方案的步骤类似于部分中给出的步骤2.1,案例研究1开展。所有评论相关方程的解决方案是省略。 符号(-)表示一个顺时针方向运动。

扭矩作用在轴导致缓慢的顺时针绕轴旋转和密集的逆时针旋转的陀螺轴 。这些旋转导致轴逆时针转矩 。

3所示。结果与讨论

数学模型的陀螺效应导致陀螺仪的运动方程与一方支持的主要外部力矩作用在纵轴。在两个轴陀螺仪运动的模型都是基于内部和外部的行动所产生的离心力矩,常见的惯性和科里奥利力。他们也根据角动量的变化。陀螺问题的新的分析方法表明,外部负载转矩的作用在纵轴产生进动力矩,将陀螺仪在水平轴向上或向下。这些运动取决于旋转转子的转动的方向。陀螺仪的数学模型对运动一边支持哪些操作由内部和外部力矩在两个轴期间观察证实了实际测试。

4所示。结论

以前陀螺效应的数学模型包含许多假设和简化,还没有在实践中验证。这项新研究陀螺效应的考察了操作系统的惯性力矩产生的惯性力的经典力学。陀螺仪的运动的数学模型一边支持和逆时针、顺时针负载力矩的作用在纵轴解释陀螺仪的向上和向下运动。陀螺仪的向上运动并不是一个反重力属性,曾被认为,但是是进动力矩的作用的结果产生的负载转矩。进动力矩的值大于陀螺仪重量产生的转矩的值。分析模型对陀螺仪的向上和向下的动作显然描述这种陀螺的物理效果。

命名法

:	重力加速度
:	自然对数的基地
:	指数轴或
:	转子质量惯性矩的光盘
:	陀螺仪的质量惯性矩轴
:	陀螺仪质量中心之间的距离和一方的支持
:	陀螺仪组件的长度
:	旋转组件的质量
:	外部转子的半径
:	半径陀螺仪组件
:	负载转矩由陀螺仪的重量
:	负载转矩应用于轴
:	转矩产生的角动量的变化,离心,科氏力,惯性力,分别围绕轴
:	阻力和进动力矩分别作用在轴
:	时间
:	陀螺仪的重量
:	旋转的轴的倾角
:	内部力矩系数的变化值
:	转子的角速度
:	角速度的进动轴 。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

支持的工作是吉尔吉斯斯坦国家技术大学i Razzakov命名的。

引用

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