оси, вокруг которой мы вращаем волчок действием внешних сил. Такой случай свободного симметричного волчка, вращающегося вокруг оси симметрии, осуществлен в гироскопе Фуко. Здесь мы имеем массивный вращающийся диск, подвешенный астатически на мягкой нити в двух кольцах, образующих Карданов подвес (см.), так что он может свободно вращаться вокруг любой оси, проходящей через его центр тяжести. Если сообт щить диску быстрое вращение вокруг оси его симметрии, то, согласно сказанному выше, ось эта будет сохранять постоянное направление относительно среды инерции (см. Теория относительности), т. е. относительно той среды, относительно которой действует закон инерции и которая в первом приближении совпадает с системой неподвижных звезд. Ат. к. земля относительно этой среды вращается, то в опыте с гироскопом должно наблюдаться вращение его оси относительно земли. Т. о. по мысли Фуко (1852), гироскоп должен был доказать вращение земли (эта идея впервые высказана Е. Лангом в 1836, но Фуко пришел к ней независимо). Чрезвычайные трудности осуществления опыта (устранение трения в подвесе и точное совмещение точки опоры с центром тяжести) и малая величина ожидавшегося эффекта не дали Фуко возможности точно количественно проверить справедливость его рассуждений. Он мог лишь качественно констатировать вращение в ожидавшемся направлении.
Опыт полностью удался только Ф. Жильберту (1883) и А. Фёплю (1904), к-рые в своих приборах использовали две модификации гироскопа, указанные еще самим Фуко. В приборе Жильберта (баригироскоп) волчок закреплен так, что ось его может колебаться только в плоскости меридиана данного места. Т. к. волчок вынужден теперь участвовать во вращении земли, то ось его стремится установиться параллельно оси этого вращения и, в конце-концов, устанавливается к горизонту под нек-рым углом #, определенным образом связанным с высотой полюса над горизонтом или широтой данного места.
В приборе Фёпля ось волчка может вращаться только в горизонтальной плоскости, и по ее положению можно определить положение меридиана данного места и угловую скорость вращения земли. Последняя была определена Фёплем с точностью до 2% и совпала с данными астрономических наблюдений. Основная идея Фуко лежит в основе конструкции т. н. стабилизаторов (см.), т. е. приборов, имеющих целью удерживать в равновесии неустойчивые системы или улучшать равновесие устойчивых. В деле устройства стабилизаторов гироскоп получил чрезвычайно важные и многообразные практические применения. Если масса волчка значительна по сравнению с массой стабилизируемой системы и постоянство ее положения достигается непосредственно действием гироскопических сил, то говорят о непосредственной стабилизации; если же волчок только отмечает положение системы или приводит в действие др. стабилизирующие ее приборы, то его называют посредственным стабилизатором.
Та же идея, что в приборе Фёпля, лежит в основе конструкции гирокомпаса (см.).б) Тяжелый симметричный волчок при извести, начальных условиях совершает такое же точно прецессионное движение, как свободный. Если эти условия но соблюдены, но скорость достаточно велика, то, вместо точной прецессии оси симметрии, мы имеем т. н. псевдорегулярную прецессию; самый конус прецессии начинает пульсировать, угол прецессии периодически то увеличивается, то уменьшается. Это движение называется н ут ацией. Все эти явления можно обнаружить либо с помощью обыкновенного детского волчка, к верхнему концу оси которого прикреплено перо, чертящее по листку бумаги, либо с помощью гиростата, прибора, построенного лордом Кельвином.
Последний представРис 4 ляет собой массивный металлический диск, обычно заключенный в металлическую коробку и поставленный на ножку вроде конька; ножка эта имеет вид сектора, геометрический центр которого расположен несколько выше центра тяжести прибора (рисунок 5). Если диск находится в покое, то прибор, поставленный на стол, падает; если же диску сообщить достаточно быстрое вращение, то он не только не падает сам по себе, но выдерживает даже довольно значительные внешние толчки. Замечательно то, что прибор обладает этими свойствами только на гладкой поверхности, где ничто не мешает ему поворачиваться вокруг вертикальной линии. На шероховатой поверхности он сейчас же падает. Если ось волчка вывести несколько из горизонтального положения, прибор начинает совершать медленную псевдорегулярную прецессию. — В общем случае движение тяжелого симметричного волчка определяется очень сложными аналитическими выражениями (чеис‘ * рез эллиптические функции, см.) и может быть описано след, образом: тело вращается с периодически меняющейся скоростью вокруг оси симметрии, которая в свою очередь периодически колеблется между двумя коническими поверхностями с вертикальной осью. в) Общая форма движения тяжелого несимметричного волчка еще неизвестна. Разбор отдельных частных случаев также представляет значительные затруднения. Особенно поучительно вращение трехосного эллипсоида, к-рый всегда стремится вращаться вокруг своей наибольшей оси, т. е. так, чтобы центр тяжести его занял наивысшее положение (а не наинизшее, как можно было бы ожидать). Причина этого в 4*
