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惯性空间是用来测量加速度或运动变化的参照系。在惯性参照系内,物体经历恒定的相对运动,并且彼此之间似乎处于静止状态;这定义了空间的惯性,并作为物体运动变化的背景在一个惯性系中的测量结果可以通过简单的数学计算转换成另一个惯性系。科学家用烧杯,惯性系的一个特性是它的物体的行为不受该参照系外的力的影响。在牛顿物理学中,固定恒星被认为是一个惯性参考系;现在我们知道恒星不是固定的,而是在星系中有自己的相对运动,在更大的星系群结构中,使用恒星,就好像它们的相对运动定义了一个惯性空间一样,误差很小。没有旋转加速度的旋转陀螺仪将保持其对惯性空间的定向;如果它以恒定的速度旋转,它将继续指向与固定恒星相同的方向,可以测量相对于陀螺仪方位的运动变化,并将数据用于计算速度和位置。这是惯性导航系统(INS)的基础,它只根据惯性空间中的位置来确定车辆的速度和位置。惯性导航系统通常由运动传感器(如陀螺仪和加速计)和计算机组成。系统会给出其初始速度和位置,然后根据传感器数据实时计算出未来的位置和速度,根据陀螺仪对惯性空间的对准,测量线加速度和角加速度的变化在初始条件之外,惯性导航系统是完全独立的,不会受到干扰或其他干扰。测量和计算产生的累积误差往往会使惯性导航系统在较长的时间内精度下降。这种缺陷已被更复杂的装置(如光纤陀螺)抵消,这种装置可以依赖于萨格纳克效应。在这种类型的装置中,反向旋转的激光会产生一种干涉图样,从中可以计算出相对于惯性空间中某个位置的角速度的变化。在船舶上,陀螺罗盘用于指向地理北极点。该装置利用陀螺仪的特性保持对惯性空间的固定定向,利用摆锤使其与地球自转轴对准。只要陀螺仪的转子与地球自转轴平行,就没有扭矩或角阻力,从地球自转的角度来看。由于行星自转,失调是自我修正的。
  • 发表于 2020-09-18 01:49
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  • 分类:科学教育

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