Гироскоп. Гироскопический эффект

Гироскопом (или волчком) называют массивное симметричное тело, вращающееся с большой скоростью вокруг оси симметрии (рис.5.5).

Момент количества движения гироскопа совпадает с его осью вращения. Для того, чтобы изменить направление в пространстве оси гироскопа, т.е. направление вектора  необходимо в соответствие основным уравнением динамики вращательного движения  подействовать на него моментом внешних сил . Пусть это пара сил  создающая вращающий момент относительно оси О₁О₁, лежащей в плоскости чертежа перпендикулярно оси ОО (вращение вокруг О₁О₁). При этом наблюдается следующее явление, получившее название гироскопического эффекта: под действием пары сил, которые, казалось бы, должны были вызвать поворот оси гироскопа ОО вокруг оси , ось гироскопа поворачивается вокруг прямой О₂О₂ перпендикулярно к этим осям (т.е. к ОО и О₁О₁). «Противоестественное» на первый взгляд поведение гироскопа оказывается, как легко видеть, полностью соответствует законам динамики вращательного движения, т.е. в конечном счете, законам Ньютона. Рассмотрим поведение гироскопа под действием момента силы  действующего вдоль оси О₁О₁. За время  момент количества движения гироскопа  получит приращение , которое имеет такое же направление, как и . Момент количества движения гироскопа спустя время  будет равен результирующей , лежащей в плоскости чертежа. Направление вектора  совпадает с новым направлением оси вращения гироскопа. Таким образом, ось гироскопа повернется вокруг оси О₂О₂ (перпендикулярной плоскости чертежа), причем так, что угол между векторами  и  уменьшится: Если действовать на гироскоп длительное время постоянным по направлению моментом внешних сил, то ось гироскопа устанавливается в конце концов так, что ось и направление собственного вращения совпадают с осью и направлением вращения под действием внешних сил (вектор , совпадает по направлению с вектором ).