Правило Фуко
Возьмем гироскоп в кардановом подвесе и лишим внешнее его кольцо свободы
вращения. Тогда он сможет вращаться вокруг оси ротора аа1
и вместе с внутренним кольцом вокруг оси последнего bb1
(рис. 24).
Рис. 24. Гироскоп с двумя степенями свободы. Он имеет свободу вращения
лишь вокруг оси ротора аа1 и оси внутреннего кольца bb1.
Внешнее кольцо не может поворачиваться вокруг своей оси, оно закреплено
винтом.
Мы получим так называемый гироскоп с двумя степенями свободы. Поставим
его на площадку П. Сообщим ротору быстрое вращение с угловой скоростью
омега и начнем, в свою очередь, вращать площадку вокруг
вертикальной оси. Тогда ось гироскопа аа1 придет в движение
относительно внешнего кольца и площадки; после нескольких колебаний она
займет вертикальное положение (рис. 25). Переменим направление вращения
площадки. Тогда вновь ось гироскопа придет в движение, в результате которого
тот конец оси ротора, который был направлен вверх, опустится вниз.
Рис. 25. Гироскоп с двумя степенями свободы (вокруг собственной оси
и вокруг оси внутреннего кольца), расположенный на площадке с принудительным
вращением. Ось гироскопа устанавливается параллельно оси вращения площадки.
При этом направление вращения ротора и направление вращения площадки совпадают.
Опрокидывание будет повторяться всякий раз, как только будет меняться
направление вращения площадок. Такое поведение гироскопа можно объяснить,
если воспользоваться правилом Жуковского. Действительно, согласно этому
правилу, в результате принудительного поворота гироскопа вокруг оси сс1
(оси вращения площадки ) появится гироскопический момент Г,
направленный вдоль оси вращения внутреннего кольца так, как показано
на рисунке 24. Наличие этого момента и вынудит ось собственного вращения
гироскопа прийти в движение и занять положение, указанное на рисунке 25.
Из изложенного следует, что ось гироскопа с двумя степенями свободы
на вращающемся основании устанавливается параллельно оси вращения основания.
При этом оси вращения соответственно ротора и основания оказываются направленными
в одну и ту же сторону. Этот факт был впервые установлен Фуко и называется
правилом Фуко.
|