我從一家加拿大製造商那裡得到了一個旋轉的陀螺,它的旋轉如此整潔讓我感到非常驚奇。
我對物理學的興趣促使我嘗試找出可以達到的最高速度旋轉陀螺以及與其他用其他材料和其他形狀製成的陀螺相比如何。
我已經在其上粘貼了一個小貼紙,並用手機的相機記錄下來,但是幀速率太慢了,無法能夠計算一段時間內的轉數。
我沒有專用設備,但我可以測量或估算體積,質量,密度,溫度以及轉動慣量。如何測量頂部的角速度?
我從一家加拿大製造商那裡得到了一個旋轉的陀螺,它的旋轉如此整潔讓我感到非常驚奇。
我對物理學的興趣促使我嘗試找出可以達到的最高速度旋轉陀螺以及與其他用其他材料和其他形狀製成的陀螺相比如何。
我已經在其上粘貼了一個小貼紙,並用手機的相機記錄下來,但是幀速率太慢了,無法能夠計算一段時間內的轉數。
我沒有專用設備,但我可以測量或估算體積,質量,密度,溫度以及轉動慣量。如何測量頂部的角速度?
使用日常設備測量旋轉陀螺頻率的最簡便實用方法是分析運動產生的聲音並尋找特徵頻率。可以使用頻譜分析儀應用程序來完成此操作,該應用程序對於大多數智能手機應免費提供。
將旋轉陀螺儀靠近手機的麥克風,並使用頻譜分析儀應用程序記錄聲音。您應該會看到頻譜中的幾個峰值,當峰值旋轉時,它們逐漸向較低的頻率移動。最低的應該是旋轉頻率,其他的應該是整數倍的諧波。
要獲得清晰的信號,您需要頂部產生可測量的聲音。將其放在空心諧振器頂部可能會有所幫助。另外,如果頂部在具有一定粗糙度的表面上旋轉,則可以顯著增強聲音,但可能會干擾您要測量的內容。
我剛剛做了一個快速測試。我使用了一個名為“頻譜分析儀”的iPhone應用程序,該應用程序具有很好的頻譜圖模式。如您所見(儘管音階很難讀),我的上半身發出了一種聲音,其最低頻率成分始於100 Hz以上。因此角速度大約為600 rad / s。
有幾種方法。
最直接的方法是將頂部的一半塗成白色,另一部分塗成黑色,然後用光傳感器對準它。 AC稍微放大輸出,然後確定頻率。可以使用故意的頻率計數器,可以直接顯示頻率的示波器或您編程的微控制器來查找周期並最終顯示頻率。
現成的方法稱為頻閃Tach i>。這不是直接的頻率測量,但是仍然可以很好地工作。這是一個頻閃燈,以您可以調節的校準頻率閃爍。您可以調整頻閃燈的閃爍,使其看起來“凍結”旋轉的陀螺,然後查看頻閃燈的設置頻率。不可避免地會有一些不平衡,這將導致旋轉頻率的振動。可以將其放大,並像第一個建議中的光信號一樣確定頻率。
如果可以磁化旋轉的物體,則可以使用磁性拾音器獲得與光傳感器或麥克風類似的信號會產生。
我認為一個不錯的粗略公式可能會有所幫助$ T_p = 4 \ pi ^ 2 I / mgrT_s $。因此,如果旋轉速度對您來說太快,進動速度將成反比且非常慢。在這裡,您可以通過材料的質量看到材料的效果,但是您還必須估算出慣性矩以及旋轉軸與旋進軸之間的垂直距離
答案可能是掌握高速LED頻閃燈。這將是多麼容易/昂貴取決於您要處理的角速度。甚至有些手機應用程序的速度也會適中。
您可以調整頻閃儀的速度,以使旋轉陀螺儀上的標記看上去靜止不動。但這會很困難,因為速度不會保持恆定。