ถ้าเอา Gyroscope ที่หมุนไม่หยุดมาตั้งไว้บนพื้นโลก ทิ้งไว้ 24 ชม. เราจะเห็นแกนของไจโรหมุนวนกลับมาที่เดิม?

กระทู้คำถาม
สมมุตินะครับ ว่าถ้าเรามีไจโรสโคปวิเศษ ที่แกนมันหมุนไม่หยุด(หมุนตลอดเวลา)
ด้วยคุณสมบัติของไจโร ไม่ว่าโครงของมันจะเคลื่อนที่ไปทางไหน แต่แกนของมันจะรักษาระดับมุมเดิมกับที่มันเป็นตอนแรกไว้ตลอดเวลาตราบใดที่ไจโรยังหมุนอยู่

ถ้าเราเอาไจโรอันนั้นมาตั้งไว้บนพื้นดิน แล้วเรายืนดูการเปลี่ยนแปลงของไจโรบนพื้นโลก เราเฝ้าดูมันตลอด 24 ชม เราจะสังเกตุเห็นแกนของไจโรค่อยๆหมุนวนไปเรื่อยๆจนกลับมาครบมุมเดิมเมื่อครบ 24 ชม.ใช่ไหมครับ ที่เป็นแบบนี้ ไม่ใช่เพราะแกนไจโรมันหมุน แต่แกนของไจโรมันอยู่มุมองศาเดิมมาตลอด แต่ที่เปลี่ยนแปลงคือ โครงหรือเฟรมของมันต่างหากที่เคลื่อนที่ เพราะโลกหมุนรอบตัวเองตลอดเวลาที่ 24 ชม. แกนของใจโรยังคงชี้ไปที่มุมเดิมตลอดเวลา แต่เพราะเราสังเกตุไจโรจากพื้นโลก เราจึงเห็นเป็นแกนของไจโรที่ค่อยๆเคลื่อนที่ ความจริงคือตัวเรา และโครงของไจโรต่างหากที่เคลื่อนที่ แกนและมุมของไจโรยังคงอยู่ที่เดิมตลอดเวลาครับ
คำตอบที่ได้รับเลือกจากเจ้าของกระทู้
ความคิดเห็นที่ 1
ใช่ครับ  หลักการเป็นไปตามนั้นเลย

ผมขอเอาหลักการทำงานของเข็มทิศ Gyro มาฝากด้วย
ว่าเหตุใดเข็มทิศ Gyro จึงสามารถหาทิศ TRUE NORTH (ทิศเหนือจริง) ได้เอง

Gyroscope คือ หลักการของวัตถุหมุนรอบตัวเองด้วยความเร็วสูง  
และวัตถุชิ้นนั้นจะมีโมเมนตัมเชิงมุมสถิตย์อยู่  และหากเรากำหนดให้แกนหมุนของวัตถุชิ้นนั้น
ชี้ไปทางทิศทางใด ๆ แล้ว  แกนหมุนนั้นก็จะชี้ไปในทิศทางนั้นอยู่เสมอ

ต่อไป .... หากเราเอา Gyroscope มาตั้งไว้ให้แกนชี้ขึ้นบนฟ้า ....
แกนของ Gyro อันนั้นมันจะหมุนครบรอบตัวเองทุก ๆ 24 ชั่วโมง  
ที่เป็นเช่นนี้เพราะโลกหมุนรอบตัวเอง แต่แกน Gyro นั้นไม่หมุนตาม
เพราะมันรักษาโมเมนตัมเชิงมุมของมันใว้นั่นเองครับ
มันจะพยายามชี้ไปยังทิศทางที่เราตั้งมันไว้ตอนแรกอยู่ตลอด

ต่อไป .... หากมีแรงมากระทำกับแกนของ Gyro  
ก็จะมีแรงโต้กลับจากจานหมุนของ Gyro นั้นทันที  อาการนี้เรียกว่า Precession ครับ  
โดยแรงที่เราใส่เข้าไปที่แกนหมุน Gyro นี้  จะมีผลในทิศ 90 องศาตามทิศทางการหมุนของมัน  
ซึ่งอาการ precession ของ Gyro นี้เอง  ที่มีประโยชน์ในการใช้หาทิศเหนือจริงได้
โดยการถ่วงน้ำหนักเข้ากับกรอบที่ยึดแกนหมุนของจาน Gyro  
การทำเช่นนี้  จะทำให้แรงโน้มถ่วงของโลกส่งแรงไปยังแกนหมุนของ Gyro ไม่ให้เป็นอิสระ  
และ Gyro นั้นจะแกว่งแกนหนีไปเรื่อย ๆ ในที่สุด .... แกนนั้นจะไป "หยุด"
ในจุดที่มีแรงกระทำน้อยที่สุด  นั่นคือเมื่อแกนนั้นชี้ไปยังทิศเหนือจริงนั่นเอง

การเริ่มต้นทำงานของ Gyro ตั้งแต่จ่ายกระแสไฟฟ้าเข้าไป
ให้ Gyro หมุนประมาณ 28,000 รอบ/นาที
ไปจนถึงแกน Gyro นิ่งสนิทและชี้ไปทางทิศเหนือจริง  
เราเรียกว่า การนอนวัน (Rigidity in Space) ของเข็มทิศ Gyro

ในเรือทุกลำ จะมี Gyro Compass (เข็มทิศไยโร)  ซึ่งจะหมุน 28,000 RPM
และใช้เวลา "นอนวัน" ประมาณ 2 ชั่วโมงครับ  ก่อนออกเรือจะต้องให้นอนวันก่อน  จึงจะใช้งานได้ครับ
แสดงความคิดเห็น
โปรดศึกษาและยอมรับนโยบายข้อมูลส่วนบุคคลก่อนเริ่มใช้งาน อ่านเพิ่มเติมได้ที่นี่