Простая и прекрасная детская игрушка волчок быстро вращается, стоя на тонкой оси, и не падает! Все части волчка по инерции двигались бы прямолинейно и равномерно, но они связаны друг с другом и за счёт центростремительных сил участвуют в общем вращательном движении, которое тоже можно считать обладающим инерцией. Поэтому волчок и стремится сохранить направление своей оси. Если установить маховик в трёхосевой карданов подвес — три рамки, которые могут вращаться вокруг трёх взаимно перпендикулярных осей, — и раскрутить его до больших оборотов, маховик будет сохранять направление своей оси в пространстве. Такой свободный гироскоп является сердцем авиационного или корабельного гирокомпаса.

Установим ось волчка под углом к вертикали, и она медленно вращается, описывая конус. Такое движение называется прецессией. Волчок постепенно замедляется, его ось наклоняется всё больше и больше, и прецессия происходит всё быстрее и быстрее. Раскрутим гироскоп в двухосевом подвесе вокруг горизонтальной оси и повесим на её конец небольшой грузик, и гироскоп поворачивается, но не вокруг горизонтальной, а вокруг вертикальной оси. Повесим грузик на другой конец оси, и теперь гироскоп прецессирует в противоположном направлении. Почему же под действием опрокидывающего момента силы тяжести гироскоп поворачивается совсем не так, как в отсутствие вращения?

Здесь приходится обратиться к теории вращательного движения, которая неизменно вызывает трудности не только у школьников, но и у студентов. Мы постарались объяснить прецессию гироскопа как можно проще, рассматривая действие момента сил за один оборот, а стандартное объяснение, использующее понятие момента импульса, поставили вторым номером.

В 1852 году Леон Фуко использовал гироскоп в трёхосевом кардановом подвесе для экспериментального подтверждения суточного вращения Земли. Это было непросто: в его опытах гироскоп замедлял своё вращение всего за несколько минут, а за каждую минуту Земля поворачивается всего на четверть градуса. Кстати, именно Фуко придумал термин «гироскоп», и с тех пор мы этим словом пользуемся.

Наша планета — это тоже огромный волчок, летящий в космическом пространстве. Из-за своего суточного вращения Земля немного сплюснута у полюсов, а её ось наклонена к плоскости орбиты. В результате на Землю со стороны Луны и Солнца действует момент приливных сил, вызывающий прецессию её оси с периодом 26 000 лет.

Обо всём этом и многом другом мы рассказываем в нашем новом ролике «Гироскоп и гироскопический эффект». Смотрите, экспериментируйте и размышляйте вместе с нами и не забывайте ставить лайки!