如上图,转子的角动量是它绕自转轴转动的角动量,其方向沿自转轴。
L=Iω
在dt时间内,角动量L的增量dL是很小的,从上图可知。
dL=Lsinθdφ=Iωsinθdφ
式中ω为陀螺自转角速度,dφ是自转轴在dt时间由绕OZ轴转过的角度,
θ为自转轴与OZ轴间的夹角。由角动量定理
dL=Mdt
代入上式得
Mdt=Iωsinθdφ
则进动角速度应是
ωp=dφ/dt=M/(Iωsinθ)
进动角速度与外力矩M成正比,与陀螺的自转角动量I成反比。
在本题中,圆盘转子转动惯量
I=1/2*mr²
到z轴的距离为y,则重力力矩为
M=mg*y
夹角θ=90°,代入可得
ωp=dφ/dt=M/(Iωsinθ)
=2gy/(ωrsinθ)
=2*10*0.1/(100*0.03*sin90°)
=2/3 (kg.m²/s)