P1.4.4 Ruchy żyroskopu – Leybold

Żyroskopy z reguły wykonują bardzo skomplikowane ruchy jako, że oś rotacji jest wspierana tylko w jednym punkcie i stale zmienia kierunek. Rozróżniamy precesję i nutację żyroskopu.

Celem doświadczenia P1.4.4.1 jest zbadanie precesji żyroskopu symetrycznego, który nie jest wspierany w jego środku ciężkości. Bariera świetlna i cyfrowy licznik są wykorzystywane do pomiaru częstotliwości precesji fP osi symetrii wokoło stałej osi pionowej dla różnych odległości d pomiędzy punktem spoczynkowym i środkiem ciężkości w funkcji częstotliwości f, z którą obraca się żyroskop wokoło osi symetrii. Doświadczenie ilościowo weryfikuje zależność,

która dotyczy odpowiadających pulsacji wP i w oraz znanego ciężaru G oraz znanego momentu bezwładności I żyroskopu wokoło jego osi symetrii.

Doświadczenie P1.4.4.2 w sposób ilościowy patrzy na nutację żyroskopu wspieranego w jego środku ciężkości. Tutaj, celem jest zmierzenie częstotliwości nutacji fN osi symetrii wokoło osi momentu pędu, która jest ustalona w przestrzeni, jako funkcja częstotliwości f z którą obraca się żyroskop na osi symetrii. Celem analizy jest zweryfikowanie zależności, która stosuje się dla małych kątów pomiędzy osią momentu pędu i osią symetrii.

Aby to osiągnąć wykonywany jest dodatkowy pomiar, aby zarejestrować nie tylko moment bezwładności I wokoło osi symetrii, lecz także moment bezwładności I⊥ wokoło osi prostopadłej do niej.

Celem doświadczenia P1.4.4.3 jest zbadanie precesji żyroskopu. Częstotliwość precesji fP jest mierzona za pomocą czujnika ruchu obrotowego S, częstotliwość obrotowa f dysku żyroskopu za pomocą odbicia bariery świetlnej, każdy w połączeniu z CASSY. Zależność częstotliwości precesji fP na przyłożoną siłę, np. moment obrotowy M i częstotliwość obrotową f jest wyznaczany ilościowo. Zależność dotyczy odpowiednich pulsacji wP i w oraz dla znanego momentu bezwładności I żyroskopu wokoło osi symetrii.

W doświadczeniu P1.4.4.4, badana jest nutacja żyroskopu. Częstotliwość nutacji fN jest mierzona za pomocą czujnika ruchu obrotowego S, częstotliwość obrotowa f dysku żyroskopu za pomocą odbicia bariery świetlnej, każdy w połączeniu z CASSY. Zależność częstotliwości nutacji fN na częstotliwość obrotową f jest wyznaczana ilościowo. Zależność stosuje się do odpowiednich pulsacji wN i w oraz dla znanego momentu bezwładności I żyroskopu wokoło osi symetrii (oś rotacji dysku żyroskopu) oraz I⊥ wokoło punktu osiowego (punkt wsparcia).