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ジャイロ効果

ジャイロ効果は多くの人にとって素晴らしい仕組みやおもしろさのもととなっています.この現象はさまざまな応用分野に影響を及ぼします.最も顕著なものがヘリコプターであり,非常に驚くほどの動作を見せます.この例ではジャイロ効果の概念を調べます.

この例を実行するためには以下が必要です.

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回転ディスクに外部トルクが加えられたときにディスクの位置が変化する様子を示すアニメーション

ジャイロモデル

この例の最初のモデルは,2つの外側リングのシステム内にローターが配置されたマウントで構成されるジャイロです.このシステムにより,ローターは3つの自由度で回転できます.ローターに最初の角速度が与えられ,しばらくすると外力が内側リングに作用し,ジャイロ効果と呼ばれる現象を引き起こします.

ジャイロのシミュレーションモデルのダイアグラムビュー

このモデルでは,ジャイロのさまざまな点に力を加えたときにジャイロがどのように動くかが確認できます.力が90度「下流」に適用されたかのように本体が動くことに注目してください.ローターの右端に適用された力により,上端が後方に傾きます.

ヘリコプターモデル

このヘリコプターモデルは,上部にローターが取り付けられたボックスで構成されています.ローターには固定角速度があり,力を加えることができる4つの点があります.これは,実際のヘリコプターがブレードのピッチ角を変えるのと似ています.ヘリコプターを前進させるために,ローターのどこに力が加えられるかに注目してください.

System Modelerで自動的に生成されるアニメーションを使用して,離陸時にヘリコプターに作用する力が視覚化できる.