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1 / 10 Ein Rad, das nicht fällt Das Messingrad dreht mit 3000 rpm und liegt nur an einem Achsende auf der Säule. Statt zu fallen, schwenkt es langsam herum. Diese Seitwärtsdrehung heißt Präzession. Das Rad selbst wird auf dem Bildschirm 50-mal langsamer als im Modell gezeigt.
Ziehen zum Drehen. Mausrad oder zwei Finger zum Zoomen.
Rundgang Teile Steuerung
01 Ein Rad, das nicht fällt Das Messingrad dreht mit 3000 rpm und liegt nur an einem Achsende auf der Säule. Statt zu fallen, schwenkt es langsam herum. Diese Seitwärtsdrehung heißt Präzession. Das Rad selbst wird auf dem Bildschirm 50-mal langsamer als im Modell gezeigt.
02 Selbst drehen und drücken Wischen Sie über den Radkranz, damit sich das Rad schneller dreht. Greifen Sie dann das Achsende und drücken Sie es nach unten: Statt zu fallen, schwenkt die Achse seitlich. Schieben Sie es seitlich, steigt sie. Der violette Pfeil ist die Kraft Ihres Fingers, der rote das Drehmoment, das sie hinzufügt.
03 Ohne Eigendrehung fällt es Bei Eigendrehung null ist das Rad ein Pendel am Auflagepunkt. Es fällt in etwa 0,1 Sekunden an die Säule. Bei höherer Eigendrehung hebt das Modell es wieder waagerecht.
04 Gewicht erzeugt Drehmoment Mg greift 80 mm vom Auflagepunkt an und versucht die Achse abwärts zu drehen. Das Drehmoment τ = r × Mg beträgt hier 0,314 N·m. Der rote Pfeil liegt waagerecht und senkrecht zur Achse.
05 Drehmoment lenkt L um Das rotierende Rad besitzt Drehimpuls L entlang der Achse (blau). Drehmoment ändert L gemäß dL/dt = τ. Weil τ seitwärts weist, wandert die Spitze von L seitlich, nicht nach unten. Die Achse folgt um die Säule.
06 Schneller drehen, langsamer präzedieren Die Präzessionsrate ist Ω = τ / (I·ω). Doppelte Eigendrehung halbiert sie. Bei 6000 rpm dauert ein Umlauf 5,7 statt 2,8 Sekunden. Beim Bewegen des Schiebers folgt die gemessene Rate der Anzeigekurve.
07 Loslassen erzeugt Nicken Eine Hand liefert selten genau die passende Seitwärtsgeschwindigkeit. Aus Ruhe bei 1500 rpm sinkt die Achse etwa 18° und nickt während der Präzession. Das ist Nutation. Die rote Linie verfolgt das Achsende; das Modell läuft in Zeitlupe.
08 Reibung bremst, und es fällt Mit Reibung bremst das Lager das Rad, und der Drehpunkt hemmt das Kreisen. Sinkt die Drehzahl, wird die Präzession schneller und die Achse sinkt, bis das Rad am Pfosten lehnt. Ein neuer Wisch richtet es wieder auf. Die Reibungswerte sind Modellwerte.
09 Drei Ringe halten die Richtung Die linke Gabel dreht und schaukelt. Jeder Kardanring dreht frei auf seinen Zapfen, sodass kein Drehmoment das Rad erreicht. Die Achse zeigt weiter in dieselbe Richtung, während sich die Ringe bewegen.
10 Im Handy schwingt eine Masse Ein Handykreisel hat kein rotierendes Rad. Eine winzige Siliziummasse schwingt hin und her. Bei Chipdrehung drückt die Corioliskraft 2mΩv sie seitwärts. Kammkondensatoren messen die höchstens wenigen Nanometer Verschiebung.
Säule Stahlsäule auf Messingfuß. Sie trägt das gesamte Gyroskopgewicht über einen Punkt. Lagerschale Flache Messingschale. Die Kugel am Achsende liegt darin und kann sich in jede Richtung drehen. Rahmen Drei Stahlringe um das Rad mit Achslagern. Der Rahmen dreht nicht mit dem Rotor, daher beginnen die Vektoren an ihm. Rad Messingrad mit 110 mm Durchmesser und überwiegender Randmasse. Im Modell gilt um die Achse I = 4,5 × 10⁻⁴ kg·m². Kardanhalter Messinggabel auf einem Kugelgelenk. Der Schieber dreht sie; das Modell schaukelt sie wie eine Hand. Äußerer Kardanring Dreht auf senkrechten Zapfen in der Gabel und gleicht Halterdrehungen um diese Achse aus. Mittlerer Kardanring Dreht im äußeren Ring um eine zweite Achse senkrecht zur ersten. Innerer Ring und Rad Trägt das rotierende Rad. Drei freie Lager verhindern ein übertragenes Drehmoment und erhalten seine Richtung. Kreiselchip Wenige Millimeter großes Quadrat auf einer Platine, wie ein Handy-Bewegungssensor. In Originalgröße gezeigt. Messrahmen Siliziumrahmen an Federn, die nur Querbewegungen zur Anregung zulassen. Seine Finger bilden Kondensatoren. Prüfmasse Wird entlang einer Achse hin und her bewegt. Bei Chipdrehung drückt die Corioliskraft sie seitlich.
