1. До включения двигателя необходимо убедиться в том, что штанга с гироскопом может свободно вращаться вокруг вертикальной и горизонтальной осей.
2. При выключенном двигателе постарайтесь уравновесить гироскоп перемещением грузика 18 (ось уравновешенного гироскопа должна находиться в горизонтальной плоскости). Не забудьте закрепить грузик.
3. Включить электродвигатель. Постепенно увеличивайте частоту вращения ротора. Через 3-5 минут число оборотов электродвигателя достигнет максимальной величины 5000 об/мин.
4. Проверьте, находится ли гироскоп в состоянии "безразличного" равновесия. При необходимости перемещением груза 18 добейтесь окончательной балансировке, т.е., чтобы штанга установилась горизонтально. Убедиться в отсутствии прецессии. Проверить вращается ли гироскоп достаточно быстро: при легком постукивании по штанге последняя не должна изменять своего положения в пространстве. Объяснить причину устойчивости гироскопа.
5. "Поиграйте" с гироскопом, слегка нажимая карандашом на груз вниз или в сторону. Посмотрите, как ведет себя гироскоп и объясните результаты. Не увеличивайте скорость вращения ротора более, чем до 5000 об/мин.
6. Отодвиньте груз 18 на некоторое расстояние Δ l из исходного (равновесного положения). Его смещение создает вращательный момент
M=mg Δ l.
Масса груза m =0,375 кг, Δ l - расстояние от груза до его первоначального положения.
7. Определите угловую скорость прецессии 
при трех значениях 
. Угол поворота и время (
и 
) отсчитываются после нажатия кнопки "сброс". Удобно взять 
.
8. Проверьте, с какой точностью выполняется соотношение 
. Для этого найдите отношение 
при трех значениях 
.
9. Найдите кинетический момент гироскопа 
по формуле 
и рассчитайте момент инерции ротора двигателя с диском. Оцените погрешность определения 
.
Данные занести в таблицу:
| m, кг | α ˚ | α, рад | ϒ об⁄мин | ϒ об⁄сек | ω, рад/сек |
| 30 ˚ |
| Δ l, м | t, с | tср, с | Ω | M | H | J,кг∙м2 | J,кг∙м2 | ΔJ,кг∙м2 | |
Контрольные вопросы
1. Сформулируйте основной закон динамики вращательного движения. Дайте определение момента силы, момента количества движения и момента инерции.
2. Дайте определение векторов угловой скорости и углового ускорения.
3. Что такое гироскоп?
4. Объясните причину устойчивости незакрепленного гироскопа и потерю устойчивости при закреплении гироскопа относительно вертикальной оси.
5. Где применяются гироскопы? Какие преимущества имеет гирокомпас по сравнению с магнитным компасом?
6. Как в установке отсчитываются углы прецессии?
7. Какое явление называется нутацией? Причина возникновения явления нутации.
ЛИТЕРАТУРА
1. Стрелков С.П. Механика. М., "Наука", 1965, гл. 8.
2. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т. 1. Механика. М., 1999.
3. Фриш С.Э., Тиморева А.В. Курс общей физики. Т. 1. М., Физматгиз, 1962.
4. Хайкин С.Э. Физические основы механики. М., 1963.