Гироскоп и физика его работы

Powerball - гироскопический тренажёр, позволяющий тренировать кисть и предплечье руки. Powerball может быть запущен либо специальной ниткой, которая наматывается на внутренний ротор и резко выдёргивается, либо быстрым скользящим движением пальца. Когда внутренний ротор раскручивается до 2-3 тысяч оборотов, человек, удерживающий его в руке, может разогнать ротор до огромной скорости путём совершения круговых движений кистью. Профессиональная версия устройства поставляется с электронным счётчиком оборотов, который позволяет фиксировать рекорды по количеству оборотов ротора (RPM) в минуту. Текущий мировой рекорд - 16218 оборотов в минуту. Кроме того, существуют светящиеся модели Powerball, на которых установлено несколько диодов и динамо-машина, вырабатывающая электричество для их работы.

Принцип действия устройства очень прост. Для того, чтобы понять его необходимо минимальное понимание принципов работы гироскопа. Если прикладывать к гироскопу постоянную внешнюю силу, то он начнет поворачиваться вокруг некоторой оси, не совпадающей по направлению с основной осью вращающегося ротора., т.е. прецессировать. При этом вращение происходит не в соответствии с направлением воздействия внешней силы. Величина прецессии пропорциональна величине действующей силы. В случае прекращения внешнего воздействия прецессия мгновенно заканчивается, но ротор продолжает вращаться.

Ось гироскопа в Powerball закреплена внутри ротора и может двигаться по небольшой канавке внутри пластиковой сферы, закрывающий практически весь гироскоп внутри себя, за исключением небольшой открытой части, через которую можно запустить гироскоп. Как только ротор раскручен, наклон устройства заставит один конец оси двигаться по верхней стороне канавки, а другой - по нижней. Когда ось вращающегося ротора соприкасается с верхней и нижнее поверхностью канавки, это вызывает прецессию и ось ротора начнёт кольцевое движение по ней. Сила трения между осью и поверхностью канавки может либо ускорять, либо замедлять вращение гироскопа. Наибольшее ускорение достигается тогда, когда ось ротора начинает "скользить" по поверхности канавки максимально ровно. Поскольку сила трения очень важна для подобного эффекта, устройство нельзя смазывать. Достичь наибольшего ускорения гироскопа можно тогда, когда он крепко удерживается и вращение постоянно подерживается движением кисти.