Динамика встречно вращающихся маховиков

Я задавался вопросом об этом целую вечность. Если мы создадим пару маховиков, которые вращаются в противоположных направлениях с одинаковым угловым моментом, но совмещены и имеют одинаковую массу и момент инерции (можно представить себе различные способы достижения этого, хотя бы приблизительно) - это мне ясно, что никаких сил прецессии быть не может, но если мы попытаемся повернуть всю сборку вокруг оси, перпендикулярной оси вращения маховика, будет ли сила, необходимая для создания этого вторичного вращения, такой же, как если бы маховики были неподвижны , или для такого вращения потребуется пропорционально большая сила, как в случае с одним маховиком?

Ответы (2)

два концентрических и вращающихся в противоположных направлениях маховика исключают все силы прецессии независимо от того, в какой плоскости вращается ось. это предполагает, что связь между двумя маховиками достаточно прочная - она ​​разрывается от напряжения / сжатия из-за того, что каждый маховик испытывает свои собственные силы. обратитесь к диаграмме, которую я только что нарисовал.введите описание изображения здесь

черные прямоугольники — это два маховика, соединительная линия — это физическое соединение, а также ось, на которой оба маховика концентричны. красные стрелки показывают направление углового момента (вдоль оси x), а красные кружки указывают направление вращения (вокруг оси x).

синие стрелки указывают силы прецессии, испытываемые обоими маховиками, когда вся система вращается в направлении, указанном изогнутой синей стрелкой. это то, что вызывает растяжение/сжатие соединительного стержня, но в остальном нулевой крутящий момент в системе в целом.

зеленые стрелки указывают на те же силы, если система вращалась в другую сторону (противоположно синей изогнутой стрелке).

ситуация аналогична для вращения системы в любой другой плоскости.

Спасибо за схему! Я согласен, как и в своем посте, что прецессионных сил не будет, поскольку они компенсируют друг друга в двух колесах. Мой вопрос в другом - я подозреваю, что для вращения всей сборки в ортогональных направлениях все равно потребуется больше силы, чем если бы маховики находились в состоянии покоя. Я считаю, что движение маховиков увеличивает угловую инерцию системы в целом, и я ищу какое-то объяснение, почему это так или не так.
хм сомневаюсь. я забыл добавить, что, поскольку маховики вращаются в противоположных направлениях, их векторы углового момента хорошо сокращаются. т. е. система имеет нулевой угловой момент. все равно потребуется больше силы, чтобы затянуть все долото как систему, но только потому, что оно имеет большую массу.
Что ж, есть релятивистская поправка: вся сборка фактически массивнее, чем была с неподвижными колесами, но это входит на уровне м ( ю р / с ) 2 . Эффект, который, скорее всего, будет обнаружен, заключается в том, что рама может слегка прогибаться, когда вы впервые начинаете поворачивать устройство: обязательно сделайте ее прочной , потому что в противном случае вы строите бомбу, работающую за счет кинетической энергии вращения колес.
Из интереса: есть ли какие-либо способы использования такого рода вещей, которые ищут только отсутствие чистого крутящего момента. Я думаю, что противоположно вращающиеся пропеллеры на некоторых самолетах, проблема в том, чтобы уменьшить крутящий момент, возникающий из-за сопротивления, которое всегда есть, а не в том, чтобы уменьшить усилие, когда пара "прецессирует".
Х2 не искал из-за 2-х маховиков или чего-то близкого к релятивистскому. Я говорю о том, как, когда у вас есть один гироскоп, и вы пытаетесь повернуть его вокруг оси на 90 градусов от его оси вращения, и вы сопротивляетесь возникающей силе прецессии, вы ВСЕ ЕЩЕ обнаруживаете, что это как если бы вы пытались вращать что-то гораздо более массивное, чем колесо. Я почти уверен, что моя сборка, вращающаяся в противоположных направлениях, продемонстрирует тот же эффект без силы прецессии. Но на сегодняшний день никто удовлетворительно не решил этот вопрос (насколько я видел)
вы ошибаетесь ... сила, которая заставляет его чувствовать себя «намного более массивным», - это именно сила прецессии, которая больше не воспринимается извне системой, содержащей два маховика, вращающихся в противоположных направлениях.
Если вы заставите гироскоп (одноколесный) сопротивляться силе прецессии, вам все равно потребуется приложить во много раз больший крутящий момент, чтобы повернуть его (ортогонально к его основной оси), чем если бы он находился в состоянии покоя. Я не понимаю, как добавление второго маховика, вращающегося в противоположном направлении, уменьшит требуемый крутящий момент - я думаю, он удвоит его.
вот почему вы используете второй маховик, вращающийся в противоположных направлениях, чтобы обе силы прецессии компенсировали друг друга на системном уровне. эта сила прецессии не противодействует вашему приложенному крутящему моменту (потому что она ортогональна). он меняет свое направление — это создает иллюзию того, что ему труднее вращать, явление, которое исчезает, когда есть два маховика. любые предполагаемые повышенные трудности с крутящим моментом системы будут просто связаны с вдвое большей массой и, следовательно, моментом инерции.

Я думаю, что в случае двух маховиков угловые моменты направлены в противоположные стороны и, таким образом, компенсируют друг друга. Следовательно, для изменения углового момента пары не требуется никакого чистого крутящего момента, чего не происходит, если имеется только один маховик.

«Поэтому крутящий момент не потребуется» . Что ж, рама устройства необходима для передачи довольно значительных крутящих моментов на два колеса, просто они компенсируются. Лучше сказать «нет чистого крутящего момента».
Динамика встречно вращающихся маховиков
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v