实用的测量角速度的装置

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我从一家加拿大制造商那里得到了一个旋转的陀螺，它的旋转如此整洁，令我深感惊讶。

我对物理学的兴趣促使我尝试找出以什么最高速度旋转陀螺，以及与由其他材料和其他形状制成的其他陀螺相比如何。

我已经在上面粘贴了一个小贴纸，并用手机的相机将其记录下来，但是帧速率实在太慢了，无法计算一段时间内的转数。

我没有专用设备，但是我可以测量或估算体积，质量，密度，温度以及转动惯量。如何测量顶部的角速度？

measurements applied-mechanics

— 止血剂
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从技术上讲，最高速度是在纺纱开始时就达到的。然后由于摩擦，陀螺的速度明显降低。因此，您要测量的是一段时间内的平均速度，该速度“代表”顶部的旋转速度，而不会产生太大的摩擦。问题是，您如何确定这样的时间段？

另一个想法是附加一个字符串并找到一定时间内的转数。“线圈”的增加的半径可能在某种程度上补偿了摩擦和较慢的角速度。

— ahemmetter

是的，最高速度很难测量，但是纺纱开始时的平均速度正是我要问的问题

— 宣读《 Amm

您可以购买成本相对较低的光学转速表，该转速表可以使用反光标签，或者在许多情况下，每转仅需足够的光学变化。通过一些工作，您可以使$ 5的模块正常工作，或者您可以从约$ 12的价格

— Russell McMahon 2015年

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这里的教训是：不要在未经官方指导的情况下接受随机用户的建议。理想情况下，您可以在原始站点上收到问题之前将其删除，或者在主持人的帮助下将其迁移到此处。现在，我们在两个站点上回答了两个相同的问题，这不是理想的情况，但几乎不是世界末日。下次请记住它，主持人将在此处进行处理。

— 航空

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有几种方法。

最直接的方法是将顶部的一半涂成白色，另一部分涂成黑色，然后用光传感器将其指向。AC稍微放大输出，然后确定频率。这可能与故意使用的频率计数器，直接显示频率的示波器或您编写的用于查找周期并最终向您显示频率的微控制器有关。

现成的方法称为Strobe Tach。这不是直接的频率测量，但是仍然可以很好地工作。这是一个频闪灯，可以您调整的校准频率闪烁。调整闪光灯闪烁以使其“冻结”旋转的陀螺，然后查看闪光灯的设置频率。

将顶部放在麦克风上的另一种方法。不可避免地会有一些不平衡，这将导致旋转频率的振动。可以像第一个建议中的光信号一样放大并确定频率。

如果您可以将旋转的东西磁化，则可以使用磁性拾音器获得与光传感器或麦克风产生的信号相似的信号。

— 奥林·拉斯罗普（Olin Lathrop）
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用日常设备测量旋转陀螺频率的最简单实用方法是分析运动产生的声音并寻找特征频率。可以使用频谱分析仪应用程序完成此操作，该应用程序对于大多数智能手机应免费提供。

将旋转陀螺放在手机的麦克风附近，并使用频谱分析仪应用程序记录声音。您应该会看到频谱中的几个峰值，当峰值旋转时，它们逐渐向较低的频率移动。最低的应该是旋转频率，其他的应该是整数倍的谐波。

为了获得清晰的信号，您需要顶部发出可测量的声音。将其放在空心谐振器顶部可能会有所帮助。此外，如果顶部在具有一定粗糙度的表面上旋转，则可以显着增强声音，但可能会干扰您要测量的内容。

图片显示了我刚刚进行的快速测试。我使用了一个名为“频谱分析仪”的iPhone应用程序，该应用程序具有很好的频谱图模式。正如您所看到的（尽管音阶很难读），我的上半部分创造了一种声音，其最低频率成分始于100 Hz以上。因此角速度大约为600 rad / s。

— 埃米尔
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+1有趣的是，这是一种简单的方法，但是5年前大多数人都无法使用它。

— 克里斯·穆勒

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您可以使用车轮或频闪效果，计算感知到的旋转反向的次数，直到停止旋转为止。

这使您无需超级慢动作摄像机即可获得RPM。

— 棘轮怪胎
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$T_p = 4\pi^2 I / mgrT_s$

r（表面上的）固定点与质心之间的距离是否是r？另外，我很确定您写的垂直距离是多少。那些轴不相交于固定点吗？

— ahemmetter

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答案可能是掌握高速LED频闪灯。这将是多么容易/昂贵取决于您要处理的角速度。甚至还有一些手机应用程序将以中等速度运行。

您可以调整频闪仪的速度，使旋转陀螺仪上的标记看起来静止不动。但这将是困难的，因为速度将不是恒定的。