Aardrotatie aantonen mbv gyroscoop

[eL_Jee]

Ik heb een huiswerkvraag, en ik las in de policy dat deze toegestaan zijn, mits deze genoeg niveau hebben. Volgens mij is dat wel op mijn vraag van toepassing.

Het gaat om mijn profielwerkstuk. Het idee is om te trachten de rotatie van de aarde aan te tonen met behulp van een gyroscoop, een beetje a la 'slinger van Foucault'. We zijn begonnen met een gyroscoop te bouwen. Deze moet natuurlijk gedurende een lange tijd (als het kan een dag) blijven draaien, dus vandaar aandrijving met een motor. We hebben een 28"-fietswiel genomen, en op de vork een wasmachinemotor bevestigd. Via een band wordt het fietswiel aangedreven. Het idee was dan bovenaan deze constructie een touw vast te maken, dit geheel op te hangen aan het plafond, en dan te gaan meten. Het idee is dat de gyroscoop gedurende een dag een beweging maakt - waarschijnlijk omhoog beweegt en weer naar beneden.
Nu heb ik van verschillende kanten vernomen dat dit waarschijnlijk niet gaat werken, omdat de kracht die we moeten meten in het niet valt bij andere krachten die op het systeem werken - zoals de zwaartekracht. Ook omdat de ophanging niet in het zwaartepunt is, zou er waarschijnlijk niets uitkomen. Een suggestie die ik heb gekregen, was precessie-bewegingen gaan meten met hetzelfde wiel.
Het zou echter leuk zijn als we onze originele onderzoeksvraag kunnen beantwoorden, en de draaiing van de aarde kunnen aantonen.
Mijn vraag is eigenlijk de volgende: wat voor materialen hebben we nodig om deze draaiing aan te kunnen tonen mbv een gyroscoop. Wat moet het traagheidsmoment zijn, hoeveel toeren moet de opstelling kunnen halen? Is de plaats waar deze opgehangen wordt (zwaartepunt of niet) erg van invloed? Aangezien mijn natuurkundige kennis op dit gebied te beperkt is, hoop ik dat jullie mij verder kunnen helpen...

_{Ik hoop dat jullie het verhaal een beetje kunnen volgen, zeg anders ff wat onduidelijk is.}

[MSalters]

Je ophanging is altijd boven het zwaartepunt, dat is zo'n beetje de definitie van het zwaartepunt. Daar zit het probleem dus niet.
De rotatie van de aarde wil je niet aantonen door een kracht direct te meten, die meet je inderaad door het resultaat vandie kracht te meten. Dat resultaat is precessie. Het voordeel hiervan is dat de precessie het resultaat van een kleine kracht over een langere tijd is.

Ik mis hoe je precies je gyroscoop op toeren houd. Die motor zal zich ergens tegen moeten afzetten, actie=-reactie.

[Opi]

eL_Jee schreef op 02 October 2003 @ 13:36:
Mijn vraag is eigenlijk de volgende: wat voor materialen hebben we nodig om deze draaiing aan te kunnen tonen mbv een gyroscoop. Wat moet het traagheidsmoment zijn, hoeveel toeren moet de opstelling kunnen halen? Is de plaats waar deze opgehangen wordt (zwaartepunt of niet) erg van invloed? Aangezien mijn natuurkundige kennis op dit gebied te beperkt is, hoop ik dat jullie mij verder kunnen helpen...

Ik zou eerst op proberen te zoeken hoe precessie natuurkundig verklaard zou kunnen worden. Op basis van die formules kan je kijken welke variabelen resulteren invloed hebben op de precessie. Moet het toerental bijvoorbeeld hoog zijn voor een grotere precessie (het toerental moet iig hoog zijn ivm ruis en drift meen ik)?

Ingaande op de vraag die MSalters stelde; ik denk dat het handiger is om een soort ophanging te maken en die te monteren aan de grond zoals bij gyroscopen in het geval van INS.

[eL_Jee]

MSalters schreef op 02 October 2003 @ 20:50:
Je ophanging is altijd boven het zwaartepunt, dat is zo'n beetje de definitie van het zwaartepunt. Daar zit het probleem dus niet.
De rotatie van de aarde wil je niet aantonen door een kracht direct te meten, die meet je inderaad door het resultaat vandie kracht te meten. Dat resultaat is precessie. Het voordeel hiervan is dat de precessie het resultaat van een kleine kracht over een langere tijd is.

Een gyroscoop zal in de ruimte altijd dezelfde richting behouden, vandaar dat je zult waarnemen dat de gyroscoop een bepaalde draaiing maakt gedurende 1 dag. Als je de gyroscoop niet in het zwaartepunt ophangt, zal door deze draaiing precessie gaan plaatsvinden door de zwaartekracht die op het systeem uitgeoefend wordt.
De vraag is een beetje of je die precessiebewegingen erbij wilt. Deze zijn misschien eerder waarneembaar dan de 'gewone' draaiing.

Ik mis hoe je precies je gyroscoop op toeren houd. Die motor zal zich ergens tegen moeten afzetten, actie=-reactie.

Jah, daar zeg je wat, heb ik geen rekening mee gehouden. De motor heft eigenlijk toch gewoon de wrijving op, dus dat zou dan geen problemen opleveren?

OpifexMaximus schreef op 02 October 2003 @ 20:59:
[...]

Ik zou eerst op proberen te zoeken hoe precessie natuurkundig verklaard zou kunnen worden. Op basis van die formules kan je kijken welke variabelen resulteren invloed hebben op de precessie. Moet het toerental bijvoorbeeld hoog zijn voor een grotere precessie (het toerental moet iig hoog zijn ivm ruis en drift meen ik)?

Dat is een beetje mijn probleem. Ik kan als niet-natuurkundige moeilijk inschatten hoe groot wrijving is. Op internet heb ik geen soortgelijke opstellingen kunnen vinden, ik hoopte daar dan ongeveer van kunnen af te leiden wat we nodig hebben. In de encyclopedie zag ik dat gyroscopen ongeveer 6000 (groot) tot 20.000 (klein) toeren hebben, deze worden dan gebruikt als gyrokompas. Ons wiel draait met zo'n 300 toeren per minuut, wat dus niet eens in de buurt komt. Vandaar de twijfels.

Ingaande op de vraag die MSalters stelde; ik denk dat het handiger is om een soort ophanging te maken en die te monteren aan de grond zoals bij gyroscopen in het geval van INS.

'gyroscopen in het geval van INS'

[Opi]

Betreffende de grootte van de wrijving moet ik je het antwoord schuldig blijven. Persoonlijk denk ik dat 300 toeren per minuut (= 6Hz <- van deze frequentie word je als mens misselijk, maar dat terzijde) wel erg laag is.

eL_Jee schreef op 02 October 2003 @ 21:34:
'gyroscopen in het geval van INS'

Inertial Navigation System

[eL_Jee]

OpifexMaximus schreef op 02 oktober 2003 @ 21:39:
Betreffende de grootte van de wrijving moet ik je het antwoord schuldig blijven. Persoonlijk denk ik dat 300 toeren per minuut (= 6Hz <- van deze frequentie word je als mens misselijk, maar dat terzijde) wel erg laag is.


[...]

Inertial Navigation System

Een gyrokompas dus eigenlijk?

Ik heb trouwens motortjes gevonden die 19.000 toeren aankunnen. Alleen zijn dit van die kleine modelbouwmotoren, dus dan kan het traagheidsmoment weer niet zo groot zijn...

[Steefph]

Je kan beter een tol gebruiken die mbv 3 ringen bevestigd is (Lees vrije bewegingsruimte) Daarna de tol op toeren houden met lucht die er langs blaast.