上次小航和大家分享了工程中常用的兩個概念——轉動慣量和角動量,我們知道我們的陀螺轉子繞其自轉軸高速旋轉,小航這次就帶大家分析一下陀螺轉的轉動慣量和角動量。
01陀螺轉子的角動量
角動量是陀螺儀很重要的特性參數。轉子的角動量愈大,自轉軸的空間方位愈不容易改變,陀螺特性就表現得愈明顯。
陀螺轉子繞自轉軸作高速自轉運動,同時又繞框架軸作牽連轉動。轉子的角動量應當包括自轉運動和牽連運動這兩部分運動所產生的角動量。
首先研究由於自轉運動產生的角動量,這種角動量稱為自轉角動量。設轉子對自轉軸的轉動慣為Jz它繞自轉軸的自轉角速度為Ω,則轉子自轉角動量的大小是:
02自轉角動量:
方向:沿自轉軸並與轉子自轉角速度Ω的方向一致。
由轉子的牽連轉動所產生的角動量稱為轉子的牽連運動角動量。設轉子對赤道軸的轉動慣量為Je,它繞赤道軸的角速度為 ,則轉子的牽連角動量的大小是:
03牽連運動角動量
沿赤道軸(框架軸)並與轉子繞赤道軸的轉動角速度方向一致。
04陀螺轉子角動量是兩個角動量的合成
轉子角動量的大小為:
這時轉子角動量與自轉軸之間有一夾角:
為在限定的儀表體積內獲得較大的轉子角動量,轉子應儘可能設計成具有較大的極轉動慣量,並具有較高的轉速。我們來看一個練習題。設轉子極轉動慣量Jz=398克釐米2,轉子轉速n=24000轉/分,求轉子角動量。
解:首先計算出轉子自轉角速度:
轉子角動量:H=JzΩ=398×2513.27=106克釐米2/秒=1020克力釐米秒=0.102千克米2/秒
你是不是清楚了如何計算角動量了呢?
以上就是小航這次和大家分享的一個問題,我們陀螺的轉子繞自轉軸作高速自轉運動,同時又繞框架軸作牽連轉動。轉子的角動量應當包括自轉運動和牽連運動這兩部分運動所產生的角動量。
並且給大家提供了兩種陀螺角動量的求解方法,最終能夠求解出我們陀螺的角動量,希望大家能夠比較深刻的理解這些基礎的知識,從而掌握陀螺轉子的特性。這次就我們分享到這裡。
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