Con Quay Hồi Chuyển

Con quay hồi chuyển là một thiết bị dùng để đo đạc hoặc duy trì phương hướng, dựa trên các nguyên tắc bảo toàn mô men động lượng.

Thực chất, con quay cơ học là một bánh xe hay đĩa quay với các trục quay tự do theo mọi hướng. Phương hướng này thay đổi nhiều hay ít tùy thuộc vào mô men xoắn bên ngoài hơn là liên quan đến con quay có vận tốc cao mà không cần mô men động lượng lớn. Vì mô men xoắn được tối thiểu hóa bởi việc gắn kết thiết bị trong các khớp vạn năng (gimbal), hướng của nó duy trì gần như cố định bất kể so với bất kỳ chuyển động nào của vật thể mà nó tựa lên.

Con Quay Hồi Chuyển
Con quay hồi chuyển. Gyroscope frame:Khung con quay; Gimbal: khớp vạn năng; Rotor:đĩa quay; Spin axis:trục quay

Cũng có những con quay dựa trên các nguyên tắc vận hành như các thiết bị điện, con quay MEMS vi mạch đóng gói được tìm thấy trên các thiết bị sử dụng điện, laser vòng trạng thái rắn, con quay sợi quang học, và con quay lượng tử siêu nhạy.

Các ứng dụng của con quay như các hệ định vị quán tính nơi mà la bàn từ không thể hoạt động (như trong kính thiên văn Hubble) hay không đạt đủ độ chính xác (như ICBM), hay đối với sự ổn định hóa của các thiết bị bay như máy bay trực thăng được điều khiển bằng tín hiệu radar hoặc máy bay không người lái. Do có độ chính xác cao, con quay cũng được dùng để định hướng trong khai thác mỏ hầm lò.

Đặc điểm

Con Quay Hồi Chuyển 
Con quay hồi chuyển hoạt động với cả ba trục tự do. Đĩa quay (rotor) sẽ giữ hướng trục quay của nó không phụ thuộc vào định hướng của khung ngoài

Con quay hồi chuyển đặc trưng bởi một số ứng xử như tiến động và chương động. Con quay hồi chuyển có thể được sử dụng để làm la bàn con quay, loại bổ sung hoặc thay thế la bàn từ (trên tàu, máy bay và phi thuyền không gian), để hỗ trợ tính ổn định (kính thiên văn Hubble, xe đạp, xe máy và tàu thuyền) hoặc được sử dụng làm một bộ phận của hệ dẫn đường quán tính. Các hiệu ứng hồi chuyển được sử dụng trong boomerang và yo-yo. Một số thiết bị quay khác như bánh đà cũng có cách hoạt động giống con quay hồi chuyển, mặc dù hiệu ứng hồi chuyển không được sử dụng.

Phương trình cơ bản miêu tả ứng xử của con quay hồi chuyển:

    Con Quay Hồi Chuyển 

với các vec-tơ τL tương ứng là mô men xoắn và mô men động lượng, đại lượng vô hướng I là mô men quán tính, vec-tơ ω là vận tốc góc, và vec-tơ α là gia tốc góc.

Theo phương trình trên, momen xoắn τ vuông góc với trục quay, và do vuông góc với L, nên tạo ra chuyển động quay quanh trục vuông góc với cả τL. Chuyển động này được gọi là tiến động. Vận tốc góc của tiến động ΩP được tính từ tích vectơ:

    Con Quay Hồi Chuyển 
Con Quay Hồi Chuyển 
Tiến động trong con quay hồi chuyển

Dưới một mô men xoắn có độ lớn không đổi τ, vận tốc tiến động của con quay ΩP tỉ lệ nghịch với L, độ lớn mô men động lượng của nó là:

    Con Quay Hồi Chuyển 

với θ là góc giữa 2 vectơ ΩPL. Do vậy, nếu con quay quay chậm lại (ví dụ như ảnh hưởng của masat), mô men động lượng của nó sẽ giảm và dẫn đến vận tốc tiến động tăng. Quá trình này cứ tiếp tục cho đến khi thiết bị không thể quay đủ nhanh để chịu được sức nặng của nó, khi nó dừng lại và rơi, chủ yếu là do masat chống lại tiến động gây ra bởi một tiến động khác.

Theo quy ước, 3 vectơ - mô men xoắn, quay và tiến động - hoạt động theo quy tắc bàn tay trái.

Để dễ dàng xác định được hướng của hiệu ứng con quay hồi chuyển, chỉ cần nhớ rằng một bánh xe lăn có xu hướng, khi nó nghiêng sang một bên, ngược lại với hướng nghiêng.

Tham khảo

Liên kết ngoài

Tags:

Mô men lựcMô men động lượng

🔥 Trending searches on Wiki Tiếng Việt:

Hồ Chí MinhHà NamHoàng Thị Thúy LanHoàng Hoa ThámĐộ (nhiệt độ)Đất rừng phương NamKim Go-eunDanh sách trường đại học tại Thành phố Hồ Chí MinhChuyến bay 370 của Malaysia AirlinesHoàng thành Thăng LongBạo lực học đườngThành phố New YorkĐinh Tiên HoàngVõ Nguyên GiápHạ LongChiến tranh LạnhĐại học Kinh tế Thành phố Hồ Chí MinhBa LanNguyễn Hữu MạnhXuân QuỳnhCuộc đua xe đạp toàn quốc tranh Cúp truyền hình Thành phố Hồ Chí Minh 2024Nguyễn Văn Bảy (A)Nguyễn Văn TrỗiNguyễn Bỉnh KhiêmBài Tiến lênChâu Đại DươngHoàng Văn TháiNguyệt thựcIndonesiaCao KhoaGấu đen Bắc MỹNguyễn Minh TriếtLisa (rapper)Mười ba thuộc địaTrương Tấn SangĐồng ThápChuyển động của Trái Đất quanh Mặt TrờiTổng công ty Truyền thông đa phương tiện VTCBắc NinhMèo BengalDận TườngĐồng bằng sông HồngVăn phòng Cơ quan Cảnh sát điều tra Bộ Công anPhật giáoQuảng ĐôngBình Ngô đại cáoNgân hàng Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn Việt NamSư tửTrần Thanh MẫnChùa Bái ĐínhThái BìnhStade de ReimsChuyện người con gái Nam XươngĐịa đạo Củ ChiDanh sách quốc gia xã hội chủ nghĩaHà GiangGốm Bát TràngDấu chấmTriệu Lệ DĩnhVịnh Hạ LongDanh mục sách đỏ động vật Việt NamIsaac NewtonGeometry DashĐội tuyển bóng đá quốc gia Việt NamPhan Thị Thanh TâmĐội tuyển bóng đá quốc gia AnhĐại ViệtPháp thuộcTình yêuHentaiNguyễn Thanh NghịHai Bà TrưngCơ quan Cảnh sát Điều tra, Bộ Công an (Việt Nam)Đường Thái TôngDragon Ball – 7 viên ngọc rồngTrần Anh HùngLâm Canh TânĐịch Nhân Kiệt🡆 More