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词条 定轴性
释义

陀螺是一个既能绕自转轴高速旋转,又能够绕其它轴旋转的物体。利用陀螺的特性制作的测量装置就是陀螺仪。能够绕2个轴旋转的陀螺称为二自由度陀螺,能够绕3个轴旋转的陀螺称为三自由度陀螺。利用陀螺的特性制作的测量仪器(或装置)就称为陀螺仪。

三自由度陀螺有一个重要的特性——定轴性。

一、定义

所谓“定轴性”,就是当陀螺转子以高速旋转时,在没有任何外力矩作用在陀螺仪上时,陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变的特性。也称为稳定性。其稳定性与以下的物理量有关:

1、转子的转动惯量愈大,稳定性愈好;

2、转子角速度愈大,稳定性愈好。

所谓的“转动惯量”,是描述刚体在转动中的惯性大小的物理量。当以相同的力矩分别作用于两个绕定轴转动的不同刚体时,它们所获得的角速度一般是不一样的,转动惯量大的刚体所获得的角速度小,也就是保持原有转动状态的惯性大;反之,转动惯量小的刚体所获得的角速度大,也就是保持原有转动状态的惯性小。转动惯量的大小与转子的质量、形状等因素有关。质量越大,转动惯量就越大;沿外缘分布的物质越多,其转动惯量也越大。

二、应用

利用陀螺仪的“定轴性”,可以用来测量运动物体的姿态、稳定运动物体的运动方向,测量其方位,等等。因此,在姿态仪表、航向仪表、导航系统、飞行控制系统中都有三自由度陀螺。它广泛地应用于航空、航天、航海等领域。

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更新时间:2025/3/15 15:20:45