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Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio

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Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio
« il: Sab 04/11/2017, 17:49 »
Salve a tutti,vorrei fare un esperimento per rilevare la rotazione della terra con un giroscopio classico meccanico(ovviamente di buona qualita') in questo modo : sapendo che il funzionamento del giroscopio si basa sulla conservazione del momento angolare(quando è in rotazione ovviamente) nello spazio senza essere influenzato dalla gravita'(correggetemi pure se sbaglio qualcosa),potrei posizionare l'asse del giroscopio PERPENDICOLARE al terreno ed anche nella direzione NORD-SUD,in modo che la rotazione OVEST-EST della terra risulti perfettamente perpendicolare alla posizione dell'asse del giroscopio,a questo punto,sapendo che la terra ha una velocita' angolare di circa 15° all'ora,quindi circa 1° ogni 4 minuti,gia' dopo soli 4 minuti,posizionando un goniometro sotto il giroscopio,potrei rilevare che la terra ha ruotato di un grado rispetto alla posizione FISSA dell'asse del giroscopio,quello che voglio chiedervi è se esiste una SENSIBILITA' del giroscopio meccanico come quella ad esempio dei giroscopi elettronici MEMS per riuscire a rilevare la rotazione,giroscopi che purtroppo non credo possano eseguire questo tipo di esperimento in quanto ho notato,studiando i data sheet,che i migliori hanno una sensibilita' di soli 0,015° /s  mentre la terra ruota piu' lentamente,a soli circa 0,004° /s,quindi credo non rilevabile da questi giroscopi elettronici.

Offline Acris

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Re:Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio
« Risposta #1 il: Dom 05/11/2017, 08:31 »
Non fa freddo per fare ciò che vuoi fare?  :mad:
Solo due cose sono infinite, l'universo e la stupidità umana, e non sono sicuro della prima

A.Einstein

Offline dilo

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Re:Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio
« Risposta #2 il: Dom 05/11/2017, 09:22 »
Alexander, con il giroscopio classico dovrebbe funzionare perchè in quel caso la sensibilità dipende dal goniometro e da come effettui la misura, non dall'elettronica (che in quel caso è rivolta a fare misure più frequenti e per forza di cose meno precise)... però immagino che tutto dipenda da come è fatto il goniometro, sicuramente deve essere di buona qualità con attriti ridotti al minimo!

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Re:Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio
« Risposta #3 il: Dom 05/11/2017, 10:07 »
I giroscopi meccanici hanno il problema della precessione dovuta agli attriti, e non è facile trovare sensori abbastanza precisi, come quelli usati nelle piattaforme inerziali.
Ad esempio, io ho un Allen TRU2A, che è un sensore di rateo di virata. L'uscita è di circa 1 V per una virata di 4 minuti, cioè 1,5°/s. Per una "virata" 360 volte più lenta come la rivoluzione terrestre il segnale si perde nel rumore del dispositivo.
"Lo studio e in generale l'aspirazione alla verità e alla bellezza rappresentano un ambito in cui è permesso rimanere bambini per tutta la vita" - A. Einstein

Re:Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio
« Risposta #4 il: Dom 05/11/2017, 22:56 »
Alexander, con il giroscopio classico dovrebbe funzionare perchè in quel caso la sensibilità dipende dal goniometro e da come effettui la misura, non dall'elettronica (che in quel caso è rivolta a fare misure più frequenti e per forza di cose meno precise)... però immagino che tutto dipenda da come è fatto il goniometro, sicuramente deve essere di buona qualità con attriti ridotti al minimo!
Perfetto,non capisco pero' cosa intendi per precisione del goniometro,esso deve solamente stare fermo sotto l'asse del giroscopio,e,se invece di aspettare 4 minuti,aspetto ad esempio un'ora,vedro' che i 15 gradi di rotazione della terra che fa spostare anche il tavolo che sostiene il goniometro e quindi gira anche quest'ultimo rispetto all'asse fermo,dovrebbero essere ben visibili sul goniometro stesso anche se non è precisissimo!forse volevi dire il giroscopio,infatti lo dovrei prendere molto buono,comunque mi confermate che l'esperimento è possibile?perche' ho letto anche l'altro commento che parla della precessione,ma questa se ricordo bene dovrebbe aumentare a basse velocita' del giroscopio,ma io ne vorrei prendere uno ad esempio che gira a 12000 rpm(si chiama super precision gyroscope),secondo voi dovrebbe bastare come velocita' per evitare del tutto gli attriti dovuti alla precessione?è questo quindi il parametro che devo guardare per comprare un buon giroscopio(i giri al minuto)?

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Re:Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio
« Risposta #5 il: Lun 06/11/2017, 08:37 »
No, è la deriva.
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Re:Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio
« Risposta #6 il: Lun 06/11/2017, 14:08 »
No, è la deriva.
Scusa perche' ora fai anche tu lo spiritoso?almeno faceste belle battute........dai fatemi ridere anche a me!!!! :no: :no: :no:....che gente.....
« Ultima modifica: Lun 06/11/2017, 14:16 da Alexander »

Re:Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio
« Risposta #7 il: Lun 06/11/2017, 14:09 »
per il resto aspetto ancora una risposta,non mi sembra di chiedere una cosa molto complicata no?
« Ultima modifica: Lun 06/11/2017, 14:18 da Alexander »

Re:Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio
« Risposta #8 il: Lun 06/11/2017, 14:17 »

per il resto aspetto ancora una risposta,,non mi sembra di chiedere una cosa molto complicata no?
« Ultima modifica: Lun 06/11/2017, 14:19 da Alexander »

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Re:Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio
« Risposta #9 il: Lun 06/11/2017, 14:59 »
Alexander, no, è la deriva. Non faccio lo spiritoso e non ti prendo in giro. Il parametro che devi guardare, se te lo danno, è di quanto deriva a causa della precessione. Dovrebbe essere specificato, oppure derivabile da qualche altro parametro. Dacci il link al datasheet di quello che vuoi prendere, e indaghiamo.
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Re:Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio
« Risposta #10 il: Lun 06/11/2017, 15:07 »
Alexander, no, è la deriva. Non faccio lo spiritoso e non ti prendo in giro. Il parametro che devi guardare, se te lo danno, è di quanto deriva a causa della precessione. Dovrebbe essere specificato, oppure derivabile da qualche altro parametro. Dacci il link al datasheet di quello che vuoi prendere, e indaghiamo.
Ok scusami tanto allora,non avevo capito io davvero perdono!!!allora il link del giroscopio è questo : https://www.gyroscopes.co.uk/d.asp?product=SUPER2#  qui il manuale ma non vedo molti dati : https://www.gyroscopes.co.uk/images/super/SuperManual4.pdf
ti ringrazio tanto per la collaborazione e scusa  ancora,pensavo fosse un altro messaggio come quello che ha scritto "Non fa freddo per fare ciò che vuoi fare?" ....
« Ultima modifica: Lun 06/11/2017, 15:11 da Alexander »

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Re:Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio
« Risposta #11 il: Lun 06/11/2017, 15:40 »
Questo va bene per dimostrare le forze giroscopiche, ma per quel che vuoi fare tu ci va un vero gymbal mount a due assi, nel quale il giroscopio possa stare al centro.
Il gymbal che danno loro non mi sembra adeguato. In tutti i filmati si vede che il giroscopio, appena lasciato libero, parte in precessione - ed è quello che tu vuoi evitare.
Però in tutti i filmati il giroscopio è appeso per un lato, quindi gli attriti dei cuscinetti generano la coppia che poi produce la precessione. Se la sospensione fosse fatta nel centro di massa, appunto con un vero gymbal, questo non dovrebbe accadere.
Insomma, io risparmierei le sterline :)
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Re:Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio
« Risposta #12 il: Lun 06/11/2017, 15:43 »
Questo va bene per dimostrare le forze giroscopiche, ma per quel che vuoi fare tu ci va un vero gymbal mount a due assi, nel quale il giroscopio possa stare al centro.
Il gymbal che danno loro non mi sembra adeguato. In tutti i filmati si vede che il giroscopio, appena lasciato libero, parte in precessione - ed è quello che tu vuoi evitare.
Però in tutti i filmati il giroscopio è appeso per un lato, quindi gli attriti dei cuscinetti generano la coppia che poi produce la precessione. Se la sospensione fosse fatta nel centro di massa, appunto con un vero gymbal, questo non dovrebbe accadere.
Insomma, io risparmierei le sterline :)
Ma io non intendo lasciarlo libero,voglio prenderlo con il gymbal guarda questo video al minuto 1:05 o la foto iniziale del video per capire come intendo usarlo,in questo modo la precessione dovrebbe essere nulla perche' è fissato al gymbal ma magari mi sbaglio e la precessione la fa lo stesso,guarda pure e dimmi se secondo te potrebbe andare ecco : 
« Ultima modifica: Lun 06/11/2017, 15:47 da Alexander »

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Re:Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio
« Risposta #13 il: Lun 06/11/2017, 16:03 »
Non lo so, non sono convinto. Per quel che vuoi fare tu il giroscopio dovrebbe essere libero nello spazio (al centro del gimbal, che a sua volta dev'essere meccanicamente ben bilanciato), e orientato a 90° rispetto all'asse terrestre, quindi avrebbe l'asse che giace su un piano parallelo all'equatore. A quel punto lo vedresti girare di 15° all'ora. Ma nei filmati non è mai libero, è sempre caricato con delle masse o appeso fuori dal baricentro, e non si capisce se la stabilità possa essere sufficente. Ho dei seri dubbi.
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Re:Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio
« Risposta #14 il: Lun 06/11/2017, 17:27 »
Non lo so, non sono convinto. Per quel che vuoi fare tu il giroscopio dovrebbe essere libero nello spazio (al centro del gimbal, che a sua volta dev'essere meccanicamente ben bilanciato), e orientato a 90° rispetto all'asse terrestre, quindi avrebbe l'asse che giace su un piano parallelo all'equatore. A quel punto lo vedresti girare di 15° all'ora. Ma nei filmati non è mai libero, è sempre caricato con delle masse o appeso fuori dal baricentro, e non si capisce se la stabilità possa essere sufficente. Ho dei seri dubbi.
scusa ma al minuto 1:05 di quel video si vede che è libero di girare dove vuole ma allo stesso tempo è bloccato per non avere precessione,e poi a me sembra dalle immagini che il giroscopio sia perfettamente al centro del gymbal,è fatto apposta,non credo che lo abbiano messo fuori baricentro,tutta la precisione per costruirlo e poi lo metterebbero fuori baricentro con il gymbal?non credo proprio!!!comunque se mi assicuro che il giroscopio sia perfettamente al centro e sia tutto stabile dici che l'esperimento potrebbe funzionare?

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Re:Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio
« Risposta #15 il: Lun 06/11/2017, 18:04 »
Forse sì, ma non ci scommetterei troppo. Bisogna provare.
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Re:Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio
« Risposta #16 il: Lun 06/11/2017, 18:28 »
Forse sì, ma non ci scommetterei troppo. Bisogna provare.
Magari con qualche vibrazione minima non sara' precisissimo ma a me quello che interessa è vedere che dopo un'ora o 2 ore si possa vedere questo spostamento,ecco per spiegarmi meglio,se dopo un'ora il goniometro mi segna che si è spostato invece che 15 gradi,magari 20 o magari solo 10,per me sarebbe una vittoria comunque,nel senso che almeno il SENSO dell'esperimento sarebbe soddisfatto perche' avrei visto con i miei occhi che si puo' rilevare una continua variazione dell'angolo,solo non vorrei comprare il tutto e non vedere nessuno spostamento solo perche' magari il giroscopio non è abbastanza sensibile,ma da quello che mi hai detto non è un problema di sensibilita' ma di disturbi,di attriti,quindi se il mio ragionamento è corretto dovrei comunque vedere uno spostamento continuo,anche se magari non perfettamente in linea con i numeri ufficiali di 15 gradi all'ora,giusto?

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Re:Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio
« Risposta #17 il: Lun 06/11/2017, 18:41 »
Lo spostamento continuo che vedresti sarebbe dovuto alla precessione, e sarebbe probabilmente di diversi gradi al minuto, tale da mascherare completamente l'effetto che cerchi. Questo è il problema. Lo ha risolto elegantemente Foucault con il suo pendolo, che non è soggetto a precessione dovuta agli attriti :) forse è più facile.
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Offline henry

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Re:Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio
« Risposta #18 il: Lun 06/11/2017, 19:25 »
sarebbe molto più efficace, economico e semplice rifare l' esperimento di Foucault
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Re:Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio
« Risposta #19 il: Lun 06/11/2017, 20:19 »
Lo spostamento continuo che vedresti sarebbe dovuto alla precessione, e sarebbe probabilmente di diversi gradi al minuto, tale da mascherare completamente l'effetto che cerchi. Questo è il problema. Lo ha risolto elegantemente Foucault con il suo pendolo, che non è soggetto a precessione dovuta agli attriti :) forse è più facile.
Allora forse non ho capito io,scusami se ti chiedo ancora,ma il movimento di precessione di un giroscopio non è questo?e se è questo come fa a fare questo movimento se si trova bloccato nel gimbal?
     

Offline sinucep

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Re:Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio
« Risposta #20 il: Lun 06/11/2017, 23:10 »
Alexander, la precessione è la rotazione del giroscopio attorno a qualsiasi asse che non sia quello primario (quello della massa rotante). È un termine molto generale. Di fatto quello che vuoi misurare tu è la precessione del giroscopio indotta dalla rotazione terrestre. Secondo me prova a fare l'esperimento con quel giroscopio così ci sai dire se è fattibile (se non va fai un pendolo di Focoult!). Non so se vale la pena tenere attaccato il motore, mi sa che aggiunge vibbrazioni e/o forze indesiderate dovute a campi elettromagnetici che potrebbero inficiare il tuo risultato. Dicono che il tuo giroscopio una volta avviato continui a girare per 25 minuti, forse ti conviene trovare il modo di misurare con precisione l'angolo che ottieni in questo poco tempo e fare varie prove ripetute e una bella media dei risultati. Cmq ti consiglio di leggerti un po di cose per esempio sulla pagina wikipedia del giroscopio (meglio in inglese). Un po' di ricerca personale vale piu di mille risposte. Poi se hai dubbi noi suamo qui eh!

Dai un occhio a questo: https://en.wikipedia.org/wiki/Precession?wprov=sfla1
« Ultima modifica: Mar 07/11/2017, 06:07 da sinucep »
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Re:Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio
« Risposta #21 il: Mar 07/11/2017, 10:35 »
Alexander, la precessione è la rotazione del giroscopio attorno a qualsiasi asse che non sia quello primario (quello della massa rotante). È un termine molto generale. Di fatto quello che vuoi misurare tu è la precessione del giroscopio indotta dalla rotazione terrestre. Secondo me prova a fare l'esperimento con quel giroscopio così ci sai dire se è fattibile (se non va fai un pendolo di Focoult!). Non so se vale la pena tenere attaccato il motore, mi sa che aggiunge vibbrazioni e/o forze indesiderate dovute a campi elettromagnetici che potrebbero inficiare il tuo risultato. Dicono che il tuo giroscopio una volta avviato continui a girare per 25 minuti, forse ti conviene trovare il modo di misurare con precisione l'angolo che ottieni in questo poco tempo e fare varie prove ripetute e una bella media dei risultati. Cmq ti consiglio di leggerti un po di cose per esempio sulla pagina wikipedia del giroscopio (meglio in inglese). Un po' di ricerca personale vale piu di mille risposte. Poi se hai dubbi noi suamo qui eh!

Dai un occhio a questo: https://en.wikipedia.org/wiki/Precession?wprov=sfla1
Ciao,guarda che io non voglio per niente misurare la precessione,io voglio misurare la rotazione terrestre non la precessione,comunque ripeto la mia domanda : come fa il giroscopio a fare precessione se lo blocco dentro al gimbal?non ne fa per niente giusto?Per il resto ho pensato anche io a sfruttare quei minuti di rotazione senza motorino,dovrebbero bastare,una deviazione di 5-6 gradi si legge gia' benissimo sul goniometro,ottima la tua ipotesi di effettuare molte prove per poi avere una media dei risultati.Per quanto riguarda il pendolo di Focault,non mi fido per niente,l'ho studiato bene e i dati che vengono fuori sono troppo "interpretabili" nel senso che possono dire molto o nulla,non seguono una logica,secondo me non è per niente un METODO SCIENTIFICO SICURO ecco,per questo motivo voglio usare il giroscopio,almeno qui le variabili da tenere sotto controllo sono pochissime e quindi controllabili.
« Ultima modifica: Mar 07/11/2017, 10:41 da Alexander »

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Re:Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio
« Risposta #22 il: Mar 07/11/2017, 11:55 »
Questo è un giroscopio usato nella piattaforma inerziale di un missile, preso dal mio museo


L'interno è simile a quest'altro, che ho aperto


e la massa giroscopica si intravede qui, dalle finestrature del "cage" del gimbal



Come vedi, la costruzione è decisamente complessa, il motore ruota a qualche decina di migliaia di giri, e il tutto è in atmosfera di gas inerte.
I dati di collaudo del giroscopio sono questi:



La cosa interessante è il penultimo paragrafo, "drift", da cui si deduce che mediamente il giroscopio "scappa" o "scorre via" di suo di mezzo grado al minuto, 30° all'ora.
Insomma, anche se usassi un giroscopio serio di questo tipo non ce la faresti, non è abbastanza stabile. Onestamente non so come facciano per le piattaforme inerziali dei sottomarini, forse il drift è accuratamente misurato e compensato dal sistema. Oppure usano (usavano) giroscopi ancora di classe superiore.
Dubito che un giroscopio "giocattolo", anche se a 12000 giri, in aria libera e senza un gymbal sofisticato possa essere più stabile di questo.
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Re:Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio
« Risposta #23 il: Mar 07/11/2017, 12:40 »
Alexander, non si intendeva di "bloccarlo" in modo che gli assi rimanessero fissi. Si intendeva di metterlo nella configurazione classica a 3 assi (quella del minuto 1:05). E comunque sì, vuoi misurare la precessione dell'asse (in gradi con un goniometro). E da questa vuoi calcolare la rotazione terrestre.
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Re:Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio
« Risposta #24 il: Mar 07/11/2017, 18:23 »
grazie mille delle info,guardando i dati,ora mi è molto piu' chiaro il problema di cui parlavi,sono d'accordo con te che probabilmente  il drift è accuratamente misurato e compensato dal sistema,altrimenti il missile non andrebbe a bersaglio,io potrei fare allo stesso modo manualmente,dimmi se secondo te il mio ragionamento ha un senso,se conosco quanti gradi perde al minuto il super precision gyroscope,posso fare una semplice sottrazione o addizione(questo dipende se i gradi di precessione vanno nello stesso senso o nel senso opposto a quello di rotazione terrestre) alla fine dell'esperimento e capisco di quanti gradi ha girato la terra,faccio un esempio,mettiamo che il mio giroscopio perda addirittura 1 grado al minuto quindi 60 gradi all'ora,dopo un'ora,il risultato che dovro' leggere sul goniometro sara' o 45 gradi o 75 gradi,quindi in questo modo si potrebbe usare lo stesso no?che dici?
« Ultima modifica: Mar 07/11/2017, 20:34 da Alexander »

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Re:Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio
« Risposta #25 il: Mar 07/11/2017, 18:57 »
Potresti farlo girare nei due sensi. Lo punti su un piano parallelo all'equatore, lo fai partire ruotando in un senso e misuri di quanto deriva. Poi lo fai girare nel senso opposto, e dovrebbe derivare nel senso opposto. Chissà... forse dalla differenza fra le due derive potresti capire qualcosa.
Cercando in giro, il mio giroscopio militare è stato caricato come part number nel 1963. Magari in mezzo secolo hanno migliorato qualcosa :)
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Re:Chiedo aiuto per un esperimento con il giroscopio
« Risposta #26 il: Mar 07/11/2017, 20:25 »
Potresti farlo girare nei due sensi. Lo punti su un piano parallelo all'equatore, lo fai partire ruotando in un senso e misuri di quanto deriva. Poi lo fai girare nel senso opposto, e dovrebbe derivare nel senso opposto. Chissà... forse dalla differenza fra le due derive potresti capire qualcosa.
Cercando in giro, il mio giroscopio militare è stato caricato come part number nel 1963. Magari in mezzo secolo hanno migliorato qualcosa :)
Bravissimo ottimo ragionamento anche il tuo,mi hai convinto me lo ordino appena disponibile(ora lo danno fuori stock ma mi avvisano appena c'è di nuovo) e faccio  tutti gli esperimenti possibili,grazie ancora sei stato piu' che esaustivo nelle risposte!