Marele mamifer marin este foarte prietenos și adesea înoată în sus. Animal de mare mamifer
Conținutul articolului
GIROSCOP, un dispozitiv de navigație, al cărui element principal este un rotor cu rotație rapidă, fixat astfel încât axa sa de rotație să poată fi rotită. Trei grade de libertate (axe de posibilă rotație) ale rotorului giroscopului sunt asigurate de două cadre de cardan. Dacă un astfel de dispozitiv nu este afectat de perturbații externe, atunci axa de rotație proprie a rotorului menține o direcție constantă în spațiu. Dacă asupra ei acționează un moment de forță externă, având tendința de a roti axa propriei rotații, atunci începe să se rotească nu în jurul direcției momentului, ci în jurul unei axe perpendiculare pe aceasta (precesie).
Într-un giroscop bine echilibrat (astatic) și cu rotație destul de rapidă, montat pe rulmenți foarte avansati cu frecare nesemnificativă, momentul forțelor exterioare este practic absent, astfel încât giroscopul își păstrează pentru o lungă perioadă de timp orientarea în spațiu aproape neschimbată. Prin urmare, poate indica unghiul de rotație al bazei pe care este atașat. Exact așa a demonstrat în mod clar pentru prima dată fizicianul francez J. Foucault (1819–1868) rotația Pământului. Dacă rotația axei giroscopului este limitată de un arc, atunci dacă acesta este instalat corespunzător, de exemplu, pe o aeronavă care efectuează o viraj, giroscopul va deforma arcul până când momentul forței externe este echilibrat. În acest caz, forța de compresie sau tensiune a arcului este proporțională cu viteza unghiulară a aeronavei. Acesta este principiul de funcționare al unui indicator de viraj al aeronavei și al multor alte dispozitive giroscopice. Deoarece există foarte puțină frecare în rulmenți, nu este nevoie de multă energie pentru a menține rotorul giroscopului în rotație. Pentru a-l pune în rotație și pentru a menține rotația, este de obicei suficient un motor electric de putere redusă sau un jet de aer comprimat.
Aplicație.
Giroscopul este folosit cel mai adesea ca element sensibil al dispozitivelor giroscopice indicatoare și ca senzor de unghi de rotație sau de viteză unghiulară pentru dispozitivele de control automat. În unele cazuri, de exemplu în girostabilizatoare, giroscoapele sunt folosite ca generatoare de cuplu sau de energie. Vezi si VOLANT.
Principalele domenii de aplicare ale giroscoapelor sunt transportul maritim, aviația și astronautica ( cm. NAVIGAȚIE INERTIALĂ). Aproape fiecare navă maritimă pe distanțe lungi este echipată cu un girocompas pentru controlul manual sau automat al navei, unele fiind echipate cu girostabilizatoare. În sistemele de control al focului de artilerie navală există multe giroscoape suplimentare care oferă un cadru de referință stabil sau măsoară viteze unghiulare. Fără giroscoape, controlul automat al torpilelor este imposibil. Avioanele și elicopterele sunt echipate cu dispozitive giroscopice care oferă informații fiabile pentru sistemele de stabilizare și navigație. Astfel de instrumente includ un indicator de atitudine, un girovertical și un indicator giroscopic de rulare și întoarcere. Giroscoapele pot fi fie dispozitive indicatoare, fie senzori de pilot automat. Multe aeronave sunt echipate cu busole magnetice girostabilizate și alte echipamente: obiective de navigație, camere cu giroscop, girosextant. În aviația militară, giroscoapele sunt, de asemenea, folosite în obiectivele de fotografiere și bombardare aeriene.
Giroscoapele pentru diverse scopuri (navigație, putere) sunt produse în diferite dimensiuni, în funcție de condițiile de funcționare și de precizia necesară. La aparatele giroscopice, diametrul rotorului este de 4×20 cm, cu o valoare mai mică pentru dispozitivele aerospațiale. Diametrele rotoarelor girostabilizatoarelor de nave sunt măsurate în metri.
NOȚIUNI DE BAZĂ
Efectul giroscopic este creat de aceeași forță centrifugă care acționează asupra unei blaturi, de exemplu, pe o masă. În punctul de sprijin al vârfului pe masă, apar o forță și un moment, sub influența cărora axa de rotație a vârfului se abate de la verticală și forța centrifugă a masei rotative, împiedicând schimbarea orientării. al planului de rotație, forțează partea superioară să se rotească în jurul verticalei, menținând astfel o anumită orientare în spațiu.
Cu această rotație, numită precesie, rotorul giroscopului răspunde la momentul de forță aplicat în jurul unei axe perpendiculare pe axa propriei rotații. Contribuția maselor rotorului la acest efect este proporțională cu pătratul distanței față de axa de rotație, deoarece cu cât raza este mai mare, cu atât mai mare, în primul rând, accelerația liniară și, în al doilea rând, pârghia forței centrifuge. Influența masei și distribuția acesteia în rotor este caracterizată de „momentul său de inerție”, adică. rezultatul însumării produselor tuturor maselor sale constitutive cu pătratul distanței până la axa de rotație. Efectul giroscopic complet al unui rotor rotativ este determinat de „momentul cinetic” al acestuia, adică. produsul vitezei unghiulare (în radiani pe secundă) și momentul de inerție față de axa de rotație proprie a rotorului.
Momentul cinetic este o mărime vectorială care are nu numai o valoare numerică, ci și o direcție. În fig. 1 moment cinetic este reprezentat printr-o săgeată (a cărei lungime este proporțională cu mărimea momentului) îndreptată de-a lungul axei de rotație în conformitate cu „regula gimletului”: unde brațul este alimentat dacă este rotit în direcția rotația rotorului.
Precesia și cuplul sunt, de asemenea, caracterizate de mărimi vectoriale. Direcția vectorului viteză unghiulară de precesiune și vectorul cuplului sunt legate prin regula brațelor de direcția corespunzătoare de rotație. Vezi si VECTOR.
GIROSCOP CU TREI GRADE DE LIBERTATE
În fig. Figura 1 prezintă o diagramă cinematică simplificată a unui giroscop cu trei grade de libertate (trei axe de rotație), iar direcțiile de rotație sunt afișate pe acesta prin săgeți curbe. Momentul cinetic este reprezentat de o săgeată dreaptă groasă îndreptată de-a lungul axei propriei rotații a rotorului. Momentul de forță se aplică prin apăsarea unui deget, astfel încât acesta să aibă o componentă perpendiculară pe axa de rotație proprie a rotorului (a doua forță a perechii este creată de semiaxele verticale fixate în cadru, care este conectată la bază ). Conform legilor lui Newton, un astfel de moment de forță ar trebui să creeze un moment cinetic care coincide cu el în direcție și este proporțional cu magnitudinea lui. Deoarece momentul cinetic (asociat cu rotația proprie a rotorului) este fix în mărime (prin stabilirea unei viteze unghiulare constante printr-un motor electric, să zicem), această cerință a legilor lui Newton poate fi îndeplinită doar prin rotirea axei de rotație (spre vector al cuplului extern), conducând la creșterea proiecției momentului cinetic pe această axă. Această rotație este precesia discutată mai devreme. Rata de precesiune crește odată cu creșterea cuplului extern și scade odată cu creșterea cuplului cinetic al rotorului.
Indicator de direcție giroscopic.
În fig. Figura 2 prezintă un exemplu de utilizare a unui giroscop de trei grade într-un indicator de direcție de aviație (giro-semi-busolă). Rotația rotorului în rulmenți cu bile este creată și menținută de un curent de aer comprimat îndreptat către suprafața canelată a jantei. Cadrele interne și externe ale cardanului oferă libertate completă de rotație a axei de rotație proprie a rotorului. Folosind scara de azimut atașată cadrului exterior, puteți introduce orice valoare de azimut aliniind axa de rotație proprie a rotorului cu baza dispozitivului. Frecarea în rulmenți este atât de nesemnificativă încât după introducerea acestei valori a azimutului, axa de rotație a rotorului menține poziția specificată în spațiu, iar folosind săgeata atașată la bază, rotația aeronavei poate fi controlată pe azimut. scară. Indicatoarele de viraj nu prezintă alte abateri decât efectele de derivă asociate cu imperfecțiunile mecanismului și nu necesită comunicare cu ajutoare de navigație externe (de exemplu, la sol).
GIROSCOP IN DOUĂ ETAPE
Multe dispozitive giroscopice folosesc o versiune simplificată, în două grade, a giroscopului, în care cadrul exterior al giroscopului de trei grade este eliminat, iar arborii de osie a celui intern sunt fixați direct în pereții carcasei, conectați rigid la obiectul în mișcare. Dacă într-un astfel de dispozitiv singurul cadru nu este limitat de nimic, atunci momentul forței exterioare în raport cu axa asociată cu corpul și perpendicular pe axa cadrului va face ca axa de rotație proprie a rotorului să preceadă continuu. din această direcție inițială. Precesia va continua până când axa propriei rotații este paralelă cu direcția momentului de forță, adică. într-o poziţie în care nu există efect giroscopic. În practică, această posibilitate este exclusă datorită faptului că sunt stabilite condiții în care rotația cadrului față de corp nu se extinde dincolo de un unghi mic.
Dacă precesia este limitată doar de reacția inerțială a cadrului cu rotorul, atunci unghiul de rotație al cadrului în orice moment este determinat de momentul de accelerare integrat. Deoarece momentul de inerție al cadrului este de obicei relativ mic, acesta reacționează prea repede la rotația forțată. Există două moduri de a elimina acest dezavantaj.
Contraarc și amortizor vâscos.
Senzor de viteză unghiulară.
Precesia axei de rotație a rotorului în direcția vectorului moment forță direcționat de-a lungul axei perpendiculare pe axa cadrului poate fi limitată de un arc și un amortizor care acționează pe axa cadrului. Diagrama cinematică a unui giroscop în două trepte cu un arc de contracarare este prezentată în Fig. 3. Axa rotorului rotativ este fixată în cadrul perpendicular pe axa de rotație a acestuia din urmă față de carcasă. Axa de intrare a giroscopului este direcția asociată cu baza, perpendiculară pe axa cadrului și axa de rotație proprie a rotorului cu un arc neformat.
Momentul unei forțe externe în raport cu axa de rotație de referință a rotorului, aplicat bazei în acel moment de timp în care baza nu se rotește în spațiul inerțial și, prin urmare, axa de rotație a rotorului coincide cu referința sa direcție, determină axa de rotație a rotorului să preceseze spre axa de intrare, astfel încât deviația cadrului unghiular începe să crească. Acest lucru este echivalent cu aplicarea unui moment de forță unui arc opus, care este funcția importantă a rotorului, care, ca răspuns la apariția unui moment de forță de intrare, creează un moment de forță în jurul axei de ieșire (Fig. 3). La o viteză unghiulară de intrare constantă, cuplul de ieșire al giroscopului continuă să deformeze arcul până când cuplul pe care îl produce pe cadru face ca axa de rotație a rotorului să se precipite în jurul axei de intrare. Când rata unei astfel de precesii, cauzată de momentul creat de arc, devine egală cu viteza unghiulară de intrare, se atinge echilibrul și unghiul cadrului încetează să se schimbe. Astfel, unghiul de deviere al cadrului giroscopului (Fig. 3), indicat de o săgeată pe scară, permite să se judece direcția și viteza unghiulară de rotație a unui obiect în mișcare.
În fig. Figura 4 prezintă principalele elemente ale indicatorului de viteză unghiulară (senzor), care a devenit acum unul dintre cele mai comune instrumente aerospațiale.
Amortizare vâscoasă.
Pentru a amortiza momentul de ieșire al forței în raport cu axa unei unități giroscopice de două grade, poate fi utilizată amortizarea vâscoasă. Schema cinematică a unui astfel de dispozitiv este prezentată în Fig. 5; diferă de diagrama din fig. 4 prin faptul că nu există arc contrar și amortizorul vâscos este mărit. Când un astfel de dispozitiv este rotit cu o viteză unghiulară constantă în jurul axei de intrare, momentul de ieșire al giroscopului face ca cadrul să se precipite în jurul axei de ieșire. Scăzând efectele reacției inerțiale (inerția cadrului este asociată în principal doar cu o ușoară întârziere a răspunsului), acest moment este echilibrat de momentul forțelor de rezistență vâscoase create de amortizor. Momentul amortizorului este proporțional cu viteza unghiulară de rotație a cadrului față de corp, astfel încât momentul de ieșire al unității giroscopice este, de asemenea, proporțional cu această viteză unghiulară. Deoarece acest cuplu de ieșire este proporțional cu viteza unghiulară de intrare (la unghiuri mici ale cadrului de ieșire), unghiul cadrului de ieșire crește pe măsură ce corpul se rotește în jurul axei de intrare. O săgeată care se mișcă de-a lungul scalei (Fig. 5) indică unghiul de rotație al cadrului. Citirile sunt proporționale cu integrala vitezei unghiulare de rotație în raport cu axa de intrare în spațiul inerțial și, prin urmare, cu dispozitivul, a cărui diagramă este prezentată în Fig. 5 se numește un senzor giroscop integrat de două grade.
În fig. 6 prezintă un senzor giroscop integrat, al cărui rotor (giromotor) este închis într-o sticlă închisă ermetic, plutind într-un lichid de amortizare. Semnalul unghiului de rotație al cadrului plutitor față de corp este generat de un senzor de unghi inductiv. Poziția giroscopului plutitor în carcasă este determinată de senzorul de cuplu în conformitate cu semnalele electrice primite de acesta. Senzorii giroscopi integratori sunt de obicei montați pe elemente echipate cu un servomotor și controlați de semnalele de ieșire ale giroscopului. Cu acest aranjament, semnalul de ieșire al senzorului de cuplu poate fi utilizat ca o comandă pentru a roti un obiect în spațiul inerțial. Vezi si GYRO-COMPAS.
Giroscopul inventat de Foucault (construit de Dumolin-Froment, 1852)
Înainte de inventarea giroscopului, omenirea folosea diverse metode pentru a determina direcția în spațiu. Din cele mai vechi timpuri, oamenii au fost ghidați vizual de obiecte îndepărtate, în special de Soare. Deja în antichitate au apărut primele instrumente: un fir de plumb și un nivel bazat pe gravitație. În Evul Mediu, în China a fost inventată o busolă, folosind magnetismul Pământului. În Europa, astrolabul și alte instrumente au fost create pe baza pozițiilor stelelor.
Avantajul giroscopului față de dispozitivele mai vechi a fost că a funcționat corect în condiții dificile (vizibilitate slabă, tremurături, interferențe electromagnetice). Cu toate acestea, rotația giroscopului a încetinit rapid din cauza frecării.
În a doua jumătate a secolului al XIX-lea, s-a propus utilizarea unui motor electric pentru a accelera și menține rotația giroscopului. Giroscopul a fost folosit pentru prima dată în practică în anii 1880 de inginerul Aubrey pentru a stabiliza cursul unei torpile. În secolul al XX-lea, giroscoapele au început să fie folosite în avioane, rachete și submarine în locul sau împreună cu o busolă.
Clasificare
Principalele tipuri de giroscoape după numărul de grade de libertate:
- în două etape,
- de trei grade.
Există două tipuri principale de giroscoape bazate pe principiul lor de funcționare:
- giroscoape mecanice,
- giroscoape optice.
Giroscoape mecanice
Dintre giroscoapele mecanice, se remarcă giroscop rotativ- un corp solid (rotor) care se rotește rapid, a cărui axă de rotație poate schimba liber orientarea în spațiu. În acest caz, viteza de rotație a giroscopului depășește semnificativ viteza de rotație a axei sale de rotație. Proprietatea principală a unui astfel de giroscop este capacitatea de a menține o direcție constantă a axei de rotație în spațiu în absența influenței momentelor de forțe externe asupra acesteia și de a rezista în mod eficient acțiunii momentelor externe de forțe. Această proprietate este determinată în mare măsură de viteza unghiulară a propriei rotații a giroscopului.
Pentru prima dată această proprietate a fost folosită de Foucault în . Datorită acestei demonstrații, giroscopul și-a primit numele de la cuvintele grecești „rotație”, „observare”.
Proprietățile unui giroscop cu rotor de trei grade
Precesia unui giroscop mecanic.
adică este invers proporţională cu viteza de rotaţie a giroscopului.
Giroscoape cu vibrații
Giroscoapele cu vibrații sunt dispozitive care mențin planul vibrațiilor lor atunci când baza este rotită. Acest tip de giroscop este mult mai simplu și mai ieftin, cu o precizie comparabilă, comparativ cu un giroscop rotativ. În literatura străină, se folosește și termenul „Giroscoape cu vibrații Coriolis” - deoarece principiul funcționării lor se bazează pe efectul forței Coriolis, ca și giroscoapele rotative.
De exemplu, giroscoapele cu vibrații sunt utilizate în sistemul de măsurare a înclinării scuterului electric Segway. Sistemul este format din cinci giroscoape cu vibrații, ale căror date sunt procesate de două microprocesoare.
Acest tip de giroscoape este folosit în dispozitivele mobile, în special în iPhone 4 și altele.
Principiul de funcționare
Două greutăți suspendate vibrează pe un plan într-un giroscop MEMS cu o frecvență de .
Când giroscopul se rotește, are loc o accelerație Coriolis egală cu , unde este viteza și frecvența unghiulară a rotației giroscopului. Viteza orizontală a greutăţii oscilante se obţine astfel: , iar poziţia greutăţii în plan este . Mișcarea în afara planului cauzată de rotația giroscopului este egală cu:
unde: este masa greutății oscilante. - coeficientul de rigiditate a arcului pe direcția perpendiculară pe plan. - cantitatea de rotatie in plan perpendicular pe miscarea greutatii oscilante.Soiuri
Giroscop la MAKS-2009
Giroscoape optice
Acestea sunt împărțite în giroscoape cu fibră optică și laser. Principiul de funcționare se bazează pe efectul Sagnac, descoperit în 1913. Teoretic, este explicat folosind SRT. Potrivit STR, viteza luminii este constantă în orice cadru de referință inerțial. În timp ce într-un sistem non-inerțial, acesta poate diferi de c. La trimiterea unui fascicul de lumină în direcția de rotație a dispozitivului și împotriva direcției de rotație, diferența de timp de sosire a razelor (determinată de interferometru) face posibilă găsirea diferenței în căile optice ale razelor. în sistemul de referință inerțial și, în consecință, cantitatea de rotație unghiulară a dispozitivului în timpul trecerii fasciculului. Mărimea efectului este direct proporțională cu viteza unghiulară de rotație a interferometrului și cu aria acoperită de propagarea undelor luminoase în interferometru:
unde este diferența în timpii de sosire a razelor eliberate în direcții diferite, este zona conturului și este viteza unghiulară de rotație a giroscopului. Deoarece valoarea este foarte mică, măsurarea sa directă folosind interferometre pasive este posibilă numai în giroscoape cu fibră optică cu o lungime a fibrei de 500-1000 m. Într-un interferometru inel rotativ al unui giroscop laser, defazajul undelor de contrapropagare poate fi măsurat. egal cu:
unde este lungimea de undă.
Aplicarea giroscoapelor în tehnologie
Diagrama unui giroscop mecanic simplu într-un cardan
Proprietățile unui giroscop sunt utilizate în dispozitive - giroscoape, a căror parte principală este un rotor cu rotație rapidă, care are mai multe grade de libertate (axe de rotație posibilă).
Cele mai utilizate sunt giroscoapele plasate în gimbaluri. Astfel de giroscoape au 3 grade de libertate, adică pot face 3 rotații independente în jurul axelor sale AA", BB"Și CC", intersectându-se în centrul suspensiei DESPRE, care rămâne relativ la bază A nemişcat.
Sisteme de stabilizare
Sistemele de stabilizare vin în trei tipuri principale.
- Sistem de stabilizare a puterii (pe giroscoape cu două trepte).
Este necesar un giroscop pentru stabilizarea în jurul fiecărei axe. Stabilizarea este efectuată de un giroscop și un motor de descărcare; la început, acționează momentul giroscopic, apoi este conectat motorul de descărcare.
- Indicator-sistem de stabilizare a puterii (pe giroscoape în două trepte).
Este necesar un giroscop pentru stabilizarea în jurul fiecărei axe. Stabilizarea se realizează numai prin descărcarea motoarelor, dar la început apare un mic moment giroscopic, care poate fi neglijat.
- Sistem de stabilizare a indicatorului (pe giroscoape cu trei grade)
Pentru a stabiliza în jurul a două axe, este necesar un giroscop. Stabilizarea se realizează numai prin descărcarea motoarelor.
Noi tipuri de giroscoape
Cerințele în continuă creștere privind precizia și caracteristicile de performanță ale dispozitivelor giroscopice i-au forțat pe oamenii de știință și inginerii din multe țări din întreaga lume nu numai să îmbunătățească giroscoapele clasice cu rotor rotativ, ci și să caute idei fundamental noi care să rezolve problema creării sensibile. senzori pentru măsurarea și afișarea parametrilor mișcării unghiulare a unui obiect.
Cunoscut în prezent mai mult de o sută diverse fenomene şi principii fizice care permit rezolvarea problemelor giroscopice. În Rusia și SUA, au fost emise mii de brevete și certificate de drepturi de autor pentru descoperiri și invenții relevante.
Deoarece giroscoapele de precizie sunt utilizate în sistemele de ghidare ale rachetelor strategice cu rază lungă de acțiune, informațiile despre cercetările efectuate în acest domeniu au fost clasificate ca fiind clasificate în timpul Războiului Rece.
Direcția de dezvoltare a giroscoapelor cuantice este promițătoare.
Perspective pentru dezvoltarea instrumentației giroscopice
Astăzi, au fost create sisteme giroscopice destul de precise care satisfac o gamă largă de consumatori. Reducerea fondurilor alocate complexului militar-industrial în bugetele principalelor țări ale lumii a crescut semnificativ interesul pentru aplicațiile civile ale tehnologiei giroscopice. De exemplu, astăzi este răspândită utilizarea giroscoapelor micromecanice în sistemele de stabilizare a mașinilor sau în camerele video.
Potrivit susținătorilor metodelor de navigație precum GPS și GLONASS, progresul remarcabil în domeniul navigației prin satelit de înaltă precizie a făcut ca ajutoarele de navigație autonome să nu fie necesare (în aria de acoperire a sistemului de navigație prin satelit (SNS), adică, în interiorul planetei). În prezent, sistemele SNS sunt superioare celor giroscopice în ceea ce privește greutatea, dimensiunile și costul.
În prezent în curs de dezvoltare a treia generație de sistem de navigație prin satelit. Vă va permite să determinați coordonatele obiectelor de pe suprafața Pământului cu o precizie de câțiva centimetri în modul diferențial, atunci când sunt situate în zona de acoperire a semnalului de corecție DGPS. În acest caz, se presupune că nu este nevoie să folosiți giroscoape direcționale. De exemplu, instalarea a două receptoare de semnal satelit pe aripile unui avion vă permite să obțineți informații despre rotația avionului în jurul unei axe verticale.
Cu toate acestea, sistemele SNS nu pot determina cu precizie poziția în medii urbane cu vizibilitate slabă prin satelit. Probleme similare se întâlnesc în zonele împădurite. În plus, trecerea semnalelor SNS depinde de procesele din atmosferă, de obstacole și de reflexiile semnalului. Dispozitivele giroscopice autonome funcționează oriunde - sub pământ, sub apă, în spațiu.
În avioane, SNS se dovedește a fi mai precis decât INS lung zone. Dar utilizarea a două receptoare SNS pentru a măsura unghiurile de înclinare a aeronavei dă erori de până la câteva grade. Calcularea cursului prin determinarea vitezei aeronavei folosind SNS nu este, de asemenea, suficient de precisă. Prin urmare, în sistemele moderne de navigație, soluția optimă este o combinație de sisteme satelit și giroscopice, numită sistem INS/SNS integrat (complex).
În ultimele decenii, dezvoltarea evolutivă a tehnologiei giroscopice s-a apropiat de pragul schimbărilor calitative. De aceea, atenția specialiștilor din domeniul giroscopiei se concentrează acum pe găsirea de aplicații non-standard pentru astfel de dispozitive. S-au deschis sarcini complet noi interesante: explorarea geologică, predicția cutremurelor, măsurarea ultra-preciză a pozițiilor căilor ferate și conductelor de petrol, echipamente medicale și multe altele.
Utilizarea unui giroscop în smartphone-uri și console de jocuri
IPhone 4 cu giroscop în interior
Reducerea semnificativă a costurilor de producție a giroscoapelor MEMS a condus la utilizarea lor în telefoane inteligente și console de jocuri.
De asemenea giroscop a început să fie folosit în controlere de joc, cum ar fi: Sixaxis pentru Sony PlayStation 3 și Wii MotionPlus pentru Nintendo Wii. Ambele controlere folosesc doi senzori spațiali complementari: un accelerometru și giroscop. Pentru prima dată, un controler de joc care își poate determina poziția în spațiu a fost lansat de Nintendo - Wii Remote pentru consola de jocuri Wii, dar folosește doar un accelerometru tridimensional. Un accelerometru 3D nu este capabil să măsoare cu precizie parametrii de rotație în timpul mișcărilor extrem de dinamice. Și de aceea, în cele mai recente controlere de joc: Sixaxis și Wii MotionPlus, pe lângă accelerometru, a fost folosit un senzor spațial suplimentar - giroscop.
Jucării pe bază de giroscop
Cele mai simple exemple de jucării realizate pe baza unui giroscop sunt modelele yo-yo, top (topă) și elicoptere.
Topurile diferă de giroscoape prin faptul că nu au un singur punct fix.
În plus, există un simulator giroscopic sportiv.
Vezi si
Note
- Johann G. F. Bohnenberger (1817) „Beschreibung einer Maschine zur Erläuterung der Gesetze der Umdrehung der Erde um ihre Axe, und der Veränderung der Lage der letzteren” („Descrierea unei mașini pentru a explica legile de rotație a Pământului și a axiilor sale” schimbarea de direcție a acestuia din urmă”) Tübinger Blätter für Naturwissenschaften und Arzneikunde, vol. 3, paginile 72-83. Pe Internet: http://www.ion.org/museum/files/File_1.pdf
- Simeon-Denis Poisson (1813) „Mémoire sur un cas particulier du mouvement de rotation des corps pesans” („Articol despre cazul special al mișcării de rotație a corpurilor masive”), Journal de l'École Polytechnique, vol. 9, paginile 247-262. Pe Internet: http://www.ion.org/museum/files/File_2.pdf
- Fotografie cu giroscopul lui Bonenberger: http://www.ion.org/museum/item_view.cfm?cid=5&scid=12&iid=24
- Walter R. Johnson (ianuarie 1832) „Descrierea unui aparat numit rotascop pentru prezentarea mai multor fenomene și ilustrarea anumitor legi ale mișcării rotative”, Jurnalul American de Știință și Artă, seria I, vol. 21, nr. 2, paginile 265-280. Pe Internet: http://books.google.com/books?id=BjwPAAAAYAAJ&pg=PA265&lpg=PR5&dq=Johnson+rotascope&ie=ISO-8859-1&output=html
- Ilustrații ale giroscopului lui Walter R. Johnson („rotascop”) apar în: Board of Regents, Al zecelea raport anual al consiliului regenților instituției Smithsonian...(Washington, D.C.: Cornelius Wendell, 1856), paginile 177-178. Pe Internet: http://books.google.com/books?id=fEyT4sTd7ZkC&pg=PA178&dq=Johnson+rotascope&ie=ISO-8859-1&output=html
- Wagner JF, „Mașina lui Bohnenberger”, Institutul de Navigație. Pe Internet: http://www.ion.org/museum/item_view.cfm?cid=5&scid=12&iid=24
- L. Foucault (1852) „Sur les phénomènes d'orientation des corps tournants entraînés par un ax fixe à la surface de la terre,” Comptes rendus hebdomadaires des séances de l’Académie des Sciences (Paris), vol. 35, paginile 424-427. Pe Internet: http://www.bookmine.org/memoirs/pendule.html. Derulați în jos la „Sur les phénomènes d’orientation...”
- (1) Julius Plücker (septembrie 1853) „Über die Fessel’s rotationsmachine”, Annalen der Physik, vol. 166, nr. 9, paginile 174-177; (2) Julius Plücker (octombrie 1853) „Noch ein wort über die Fessel’sche rotationsmachine”, Annalen der Physik, vol. 166, nr. 10, paginile 348-351; (3) Charles Wheatstone (1864) „Pe giroscopul lui Fessel”, Proceedings of the Royal Society of London, vol. 7, paginile 43-48. În internet: .
GIROSCOP(din grecescul gyreu® - învârtire, învârtire și skopeo - a privi, a observa) - un corp solid simetric care se rotește rapid, a cărui axă de rotație (axa) își poate schimba direcția în spațiu. Corpurile cerești rotative, obuzele de artilerie, rotoarele turbinelor instalate pe nave, elicele de avioane etc. au proprietățile hidrodinamicii. G. tehnică – principală. element de tot felul de giroscopice. dispozitive sau instrumente utilizate pe scară largă pentru automate controlați mișcarea aeronavelor, navelor, torpilelor, rachetelor și a unui număr de alte sisteme giroscopice. stabilizare, în scopuri de navigație (indicatoare de curs, viraj, orizont, direcții cardinale etc.), pentru măsurarea direcțiilor unghiulare sau înainte. vitezele obiectelor în mișcare (de exemplu, rachete) și în multe numere. alte cazuri (de exemplu, în timpul trecerii puțurilor de adit, construcția de metrouri, la forarea puțurilor).
Pentru ca axa G. să se poată roti liber în spațiu, G. este de obicei asigurată în așa-numitele inele. suspensie cardan (Fig. 1), în care osiile sunt interne. și ext. inelele și axa G. se intersectează într-un punct, numit. centrul suspensiei. Fixat intr-o astfel de suspensie, gimbalul are 3 grade de libertate si poate face orice rotatie in apropierea centrului suspensiei. Dacă centrul de greutate al unui g. coincide cu centrul suspensiei, se numește g. echilibrat sau astatic. Studiul legilor mișcării gravitației este o problemă a dinamicii corpului rigid.
Orez. 1. Suspensie clasică de cardan, A- inel exterior, b- inel interior, V- rotor.
Orez. 2. Precesiune giroscop. Viteza unghiulară a precesiei este direcționată astfel încât vectorul propriului moment unghiular N
tinde să coincidă cu vectorul cuplului M
cuplu care acționează asupra giroscopului.
Proprietățile de bază ale giroscopului. Dacă se aplică câteva forțe pe axa unei gravitații libere care se rotește rapid ( P-F)cu moment ( h- brațul forței) (Fig. 2), apoi (contrar așteptărilor) G. va începe să se rotească suplimentar nu în jurul axei X, perpendicular pe planul perechii și în jurul axei la, situat în acest plan și perpendicular pe propriul. axa z a corpului. Aceasta va completa. mișcare numită precesiune. precesia lui G. se va produce în raport cu sistem de referință inerțial(la axele îndreptate spre stelele fixe) cu viteză unghiulară
Fig 13. Giroscop direcțional.
O serie de dispozitive folosesc, de asemenea, proprietatea hidrodinamicii de a precesa uniform sub influența forțelor aplicate în mod constant. Deci, dacă prin intermediul complementului. cauza sarcinii G. precesie cu o viteză unghiulară egală numeric și îndreptată opus față de componenta verticală a vitezei unghiulare de rotație a Pământului (unde U- viteza unghiulară a Pământului, - latitudinea locului), apoi axa unui astfel de sistem geometric, cu diferite grade de precizie, va menține o direcție constantă față de punctele cardinale. Pe parcursul mai multor ore, până când se acumulează o eroare de 1-2°, precum un giroazimut sau un giroscop direcțional (Fig. 13), poate înlocui o busolă (de exemplu, la avioane, în special în aviația polară, unde citirile busolei magnetice nu sunt sigure). Similar cu G., dar cu o deplasare semnificativ mai mare a centrului de greutate față de axa de precesiune, este posibil să se determine comportamentul. viteza unui obiect care se deplasează în direcția axei bb 1, cu orice accelerație (Fig. 14). Dacă ignorăm influența gravitației, atunci putem presupune că momentul de transfer al forței de inerție acționează asupra gravitației. Q, Unde T- masa G., l- umăr. Apoi, conform formulei (1), G. va precesa în jurul axei bb 1 cu viteza unghiulara . După integrarea ultimei egalități obținem , unde este începutul. viteza obiectului. Astfel, se dovedește a fi posibil să se determine viteza unui obiect vîn orice moment de timp de-a lungul unghiului cu care planeta se va roti în jurul axei sale în acest moment bb 1 . Pentru a face acest lucru, dispozitivul trebuie să fie echipat cu un numărător de rotații și un dispozitiv care scade din unghiul total de rotație unghiul cu care motorul se va întoarce datorită acțiunii momentului de gravitație asupra acestuia. Acest dispozitiv (integrator de accelerații longitudinale aparente) determină viteze verticale. decolarea rachetei; în acest caz, racheta trebuie să fie stabilizată astfel încât să nu se rotească în jurul axei sale de simetrie.
Orez. 14. Contor de viteză de urcare a rachetei giroscopice. - accelerarea ascensiunii; g-; P - gravitație, Q- forța de inerție, - momentul cinetic propriu.
Într-o serie de moderne desenele folosesc așa-numitele. generator plutitor sau integrator.Rotorul unui astfel de generator este plasat într-o carcasă - un flotor scufundat în lichid (Fig. 15). Când plutitorul se rotește în jurul axei sale X un moment va actiona asupra lui G. M x frecare vâscoasă, proporțională cu viteza unghiulară de rotație. Datorită acestui fapt, se dovedește că dacă G. este obligat să raporteze. rotatie in jurul unei axe la, atunci viteza unghiulară a acestei rotații în conformitate cu egalitatea (1) va fi proporțională cu . Ca rezultat, unghiul de rotație al plutitorului în jurul axei sale X va fi, la rândul său, proporțional cu integrala de timp a (de aceea ecuația se numește integratoare). Adiţional electric și electromecanice dispozitivele fac posibilă fie măsurarea vitezei unghiulare cu acest G., fie o face un element al unui dispozitiv de stabilizare. În primul caz, special electromagneții creează un moment în jurul axei X, îndreptată împotriva rotației flotorului; mărimea acestui moment este reglată astfel încât plutitorul să se oprească. Apoi momentul M 1 parcă ar înlocui momentul M x forțe de frecare vâscoase și, prin urmare, conform f-le (1), viteza unghiulară va fi proporțională cu valoarea M 1, determinată de puterea curentului care curge prin înfășurările electromagnetului. În al doilea caz, la stabilizare, de exemplu, în jurul unei axe fixe la, carcasa G. integratoare este aşezată pe o platformă, care poate fi rotită în jurul unei axe la specialist. motor electric (Fig. 16). Pentru a explica principiul stabilizării, presupunem că baza, pe care sunt amplasați rulmenții platformei, se va roti ea însăși în jurul axei. la la un anumit unghi. Când motorul nu funcționează, platforma se va roti împreună cu baza la același unghi, iar plutitorul se va roti în jurul axei sale X printr-un unghi proporțional cu unghiul . Dacă acum motorul rotește platforma în direcția opusă până când plutitorul revine în poziția inițială, atunci în același timp platforma va reveni la poziția inițială. Puteți controla continuu motorul astfel încât unghiul de rotație al flotorului să fie redus la zero, apoi platforma va fi stabilizată. Combinația a două motoare plutitoare într-o suspensie comună cu motoare electrice controlate în mod similar duce la stabilizarea unei direcții fixe și trei - la spațiu. stabilizare, utilizată, în special, în schemele de navigație inerțială.
Orez. 15. Giroscop integrat cu plutitor: A- rotor giroscop; b- un flotor, în corpul căruia se află lagărul axei rotorului; V- lichid de intretinere; G- cadru; d- axe din otel in suporturi de piatra; e- senzor unghi de rotatie plutitor fata de corp; și- un dispozitiv electromagnetic care se aplică un moment în jurul axei flotorului.
Orez. 16. Stabilizare în jurul unei axe fixe folosind un giroscop plutitor A- giroscop-flotitor; b-amplificator, V- motor electric; G- platforma, d- baza.
Orez. 17. Cadru giroscopic de putere: A- cadrul propriu-zis; b- giroscop; V- pereche; G- senzorul unghiului de rotație al giroscopului față de cadru; d- amplificator de semnal senzor; e- motor stabilizator; și- senzor de cuplu.
În sistemul de stabilizare luat în considerare, senzorul joacă un rol. un element care detectează abaterile unui obiect de la o poziție dată, iar revenirea în această poziție este efectuată de un motor electric care primește un semnal corespunzător. Sisteme giroscopice similare. stabilizarea așa-numitului indicator (stabilizatori cu acțiune indirectă). Odată cu aceasta, în tehnologie sunt folosite așa-numitele sisteme. putere giroscopică stabilizare (stabilizatori cu acțiune directă), în care motoarele absorb direct forțele care interferează cu implementarea stabilizării, iar motoarele joacă un rol auxiliar. rol, descarcând parțial sau complet G. și limitând astfel unghiurile de precesiune a acestora. Din punct de vedere structural, astfel de sisteme sunt mai simple decât sistemele de indicatori. Un exemplu este un sistem giroscopic cu două axe. cadru (Fig. 17); Rotoarele situate în cadrul G. se rotesc în direcții diferite. Să presupunem că o forță acționează asupra cadrului, având tendința de a-l roti în jurul axei sale Xși raportați viteza unghiulară. Apoi, conform regulii lui Jukovski, o pereche va începe să acționeze asupra carcasei 1, încercând să alinieze axa rotorului cu axa X. Ca urmare, G. va începe să preceseze în jurul axei y 2 cu o anumită viteză unghiulară . carcasă 2
din același motiv va precesa în jurul axei y 2 în sens invers. Unghiurile de rotație ale carcaselor vor fi aceleași, deoarece carcasele sunt conectate printr-un ambreiaj cu roți dințate. Datorită acestei precesiuni asupra rulmenților carcasei 1
o nouă pereche va acționa, încercând să alinieze axa rotorului cu axa y 1 . Aceeași pereche va acționa asupra rulmenților carcasei 2
. Momentele acestor perechi sunt direcționate în direcții opuse (după cum rezultă din regula lui Jukovski) și stabilizează cadrul, adică îl împiedică să se rotească în jurul axei sale. X. Cu toate acestea, dacă precesia lui G. nu este limitată, atunci, după cum se poate vedea din formula (3), atunci când se rotesc carcasele în jurul axelor y 1 ,
la 2 La un unghi de 90°, stabilizarea se va opri. Prin urmare, pe axa uneia dintre carcase există un senzor care înregistrează unghiul de rotație al carcasei față de cadru și controlează motorul de stabilizare. Cuplul generat de motor este direcționat opus momentului care tinde să rotească cadrul în jurul axei sale X; Ca urmare, precesia lui G. se oprește. Cadrul considerat este stabilizat în raport cu rotațiile în jurul axei sale X. Rotiți cadrul în jurul oricărei axe perpendiculare pe X, se poate face fără piedici, dar giroscopic rezultat moment poate cauza. presiune asupra rulmenților și carcaselor acestora. Combinația a trei astfel de cadre cu axe reciproc perpendiculare duce la spații. stabilizare (de exemplu, satelit artificial).
În putere giroscopică sisteme, spre deosebire de sistemele geometrice libere, datorită momentelor mari de inerție ale maselor stabilizate, apar oscilații foarte vizibile. mișcări precum nutațiile. Trebuie acceptate oferte speciale. măsuri pentru a se asigura că aceste oscilații sunt amortizate, în caz contrar . În tehnologie sunt folosite și alte dispozitive giroscopice. dispozitive ale căror principii de funcționare se bazează pe proprietățile lui G.
Lit.: Bulgakov B.V., Teoria aplicată a giroscoapelor, ed. a III-a, M., 1976; Nikolai E. L., Gyroscope in a gimbal suspension, ed. a II-a, M., 1964; Maleev P.I., Noi tipuri de giroscoape, Leningrad, 1971; Magnus K., Giroscop. Teorie și aplicare, trad. din germană, M., 1974; Ishlinsky A. Yu, Orientare, giroscoape și navigație inerțială, M., 1976; de el, Mecanica mișcării relative și a forței inerțiale, M., 1981; Klimov D. M., Kharlamov S. A., Dinamica unui giroscop într-o suspensie de cardan, M., 1978; Zhuravlev V.F., Klimov D.M., Wave solid-state gyroscope, M., 1985; Novikov L. Z., Shatalov M. Yu., Mecanica giroscoapelor reglate dinamic, M., 1985.
A. Yu. Ishlinsky.
După cum știți, chiar și din programa școlară, viața pe planeta Pământ și-a luat naștere, în mod paradoxal, nu pe uscat, ci în apă, desăvârșindu-și treptat dezvoltarea evolutivă de la cele mai simple organisme la cele mai complexe. A fost apa care a devenit leagănul vieții pe Pământ. Cu mult înainte de apariția primilor oameni pe planetă, primele ființe vii au apărut în mări și oceane. S-au înmulțit și s-au dezvoltat, așa că anticii s-au format treptat mamifere marine, precum și alți locuitori marini.După ce au trecut printr-o lungă cale de dezvoltare evolutivă, ei s-au transformat în cei pe care îi cunoaștem și îi putem observa cu tine în prezent. Deși, în lumea științifică există o altă versiune a originii anumitor speciimamifere marine. O serie de oameni de știință au prezentat versiunea conform căreia unele specii provin din animale terestre și apoi s-au întors la elementele marine pentru a doua oară. Și astăzi vom vorbi despre asta.
Delfini cu bot (sau delfini cu bot)
Mamiferele marine și diversitatea lor
Astăzi există destul de multe tipurimamifere marine, în ciuda faptului că strămoșii lor au trebuit să sufere schimbări semnificative. La urma urmei, de-a lungul a mii de ani, condițiile de dezvoltare și reproducere nu au fost întotdeauna favorabile. Unele specii de animale au dispărut, în timp ce altele, dimpotrivă, au găsit oportunitatea de a se dezvolta, reproduce și adapta la mediul lor. Așa este de modern mamifere marine, dintre care multe vă sunt familiare.
Sigilii urechi
Mamiferele marine sunt un grup mare de mamifere a căror viață este pe deplin sau pe jumătate conectată cu mediul marin acvatic, de exemplu. Acestea sunt animale care își petrec întreaga viață, sau jumătate din viață, în apa mării. Trebuie să spun că totul mamifere marinesunt împărțite în grupuri sistematice, despre care vom discuta mai târziu.
În prezent există aproximativ 128 de specii mamifere marine, care reprezintă aproximativ 2,7% din numărul total al tuturor mamiferelor existente pe Pământ. Aceste animale sunt foarte diverse, printre ele găsiți foarte mici ca mărime și greutate - de la doar câteva kilograme, până la uriașe, a căror greutate poate ajunge la zeci de tone!
Mare balenă ucigașă
Taxonomia speciilor de mamifere marine
Toate tipurile existente mamifere marinesunt împărțite în ordine, subordine, grupuri și familii.
- Prima echipă - . Include două familii. Prima familie este lamantinii (Trichechidae). Sunt cunoscute trei specii de lamantini (lamantin american, lamantin african și lamantin amazonian). A doua familie este dugongii (Dugongidae). În prezent, există un singur reprezentant al acestei familii - dugongul.
Dugong
- Echipa a doua - . Acest ordin include două subordine. Prima este balenele cu fani (Mysticeti), care include aproximativ cincisprezece specii de balene, a doua este balenele cu dinți (Odontoceti). Subordinea balenelor cu dinți include aproximativ 73 de specii ale acestor mamifere marine mari.
Caşalot
- Al treilea, cel mai numeros ordin este cel al carnivorelor (Carnivora). Este împărțit după cum urmează: include un grup mare, care, la rândul său, este împărțit în trei familii:
- 1) foci adevărate (Phocidae) - aproximativ 20 de specii;
– 2) foci urechi (Otariidae) – aproximativ 16 specii;
- 3) morse (Odobenidae) - o singură specie.
Morsă
Este demn de remarcat faptul că destul de recent pinipedele au fost considerate un ordin independent. Ordinea în cauză este împărțită în continuare în familia mustelidae (Mustelidae), care include vidra de mare (Lontra felina) și vidra de mare (Enhydra lutris), și o altă familie, urșii (Ursidae). Singurul reprezentant al acestui ordin aparține familiei ursului - ursul polar (Ursus maritimus).
Vidrele de mare
În această secțiune am vorbit în termeni generali despre tipurimamifere marine, în articolele următoare, cu siguranță ne vom opri asupra fiecăruia dintre ele în detaliu. Și acum, vă aducem în atenție incredibilul film documentar „The Great Blue Whale”, suntem siguri că vă va plăcea:
Mamiferele marine sunt un grup colectiv de mamifere acvatice și semi-acvatice a căror viață se petrece în întregime sau o parte semnificativă a timpului lor în mediul marin. Această categorie include reprezentanți ai diferitelor grupuri sistematice de mamifere: sireniene, cetacee, pinnipede - foci urechi, foci adevărate, morse. Pe lângă aceste animale, mamiferele marine includ și reprezentanți unici ai familiilor mustelidae (vidra de mare și vidră de mare) și ursidae (ursul polar). În total, mamiferele marine includ aproximativ 128 de specii, reprezentând 2,7% din numărul total de mamifere.
Mamiferele marine sunt animale care descend din animale terestre care le-au conectat secundar viețile la un anumit stadiu de dezvoltare evolutivă cu elementul apă de mare. Sirenele și cetaceele au descins din strămoșii ungulate, în timp ce pinipedele, vidrele de mare și ursul polar provin din canidele antice.
Cu mult înainte ca oamenii să apară pe planeta noastră, marea și oceanul au fost dezvoltate de mamifere marine - cetacee și pinipede. Descoperirile paleontologilor confirmă existența balenelor în urmă cu 26 de milioane de ani în perioada Cenozoică. În timpul procesului de evoluție, compoziția speciilor de mamifere marine a suferit modificări semnificative. Epocile s-au schimbat și, odată cu ele, condițiile de existență, unele specii au dispărut, altele, dimpotrivă, au reușit să se adapteze și să-și sporească numărul.
Speciile de mamifere care trăiesc în mări și oceane sunt foarte interesante și diverse atât ca stil de viață, cât și ca aspect. Să ne uităm la reprezentanții principali.
1. Balenele. Acestea includ diferite specii: balene, cașalot, balene cu cioc, balene minke și altele.
2. Orca. Animale foarte apropiate de balene, ucigași periculoși ai spațiilor maritime și oceanice.
3. Delfinii. Diferite specii: delfini cu bot, delfini cu cioc, delfini cu cap scurt, marsuini, balene beluga și altele.
4. Sigilii. Animale din genul focilor, cea mai comună fiind foca inelată.
5. Sigilii. Acestea includ mai multe soiuri: pești leu, foci pătate, foci urechi, foci adevărate, foci cu barbă și altele.
6. Elefanți de focă două tipuri: nordic și sudic.
7. Leii de mare.
8. Vaci de mare- astazi, un mamifer marin aproape exterminat de oameni.
9. Morse.
10. Navy SEAL-uri.
Ca și speciile terestre, animalele marine și oceanice au, de asemenea, trăsături distinctive care le permit să fie clasificate ca mamifere. Ce animale sunt clasificate ca mamifere? La fel ca toți reprezentanții acestei clase, mamiferele marine și oceanice se caracterizează prin hrănirea puilor cu lapte prin glande mamare speciale. Aceste animale poartă descendenți în interiorul lor (dezvoltarea fetală) și se reproduc prin procesul de viviparitate. Acestea sunt animale poikiloterme (cu sânge cald), au glande sudoripare, un strat gros de glicogen de grăsime subcutanată. Există o diafragmă disponibilă pentru a permite respirația. Aceste dispozitive fac posibilă clasificarea cu încredere a tuturor animalelor de mai sus ca mamifere marine și oceanice.
Leu de mare
Comanda Pinnipede
Acestea sunt animale mari, cu un corp în formă de fus, un gât scurt și membre transformate în aripi. Își petrec cea mai mare parte a timpului în apă, venind la țărm doar pentru a se reproduce sau pentru a se odihni pe termen scurt. Sunt cunoscute aproximativ 30 de specii, printre care foca, foca cu blană și.
focă harpă- Acesta este un animal pinniped care nu are urechi, aripioarele din spate sunt scurte, extinse in spate si nu sunt folosite pentru miscarea pe uscat. Se târăsc pe uscat, grebland suprafața cu aripile din față. Focile adulte au blana subtire, fara subpar. Juvenilii, care încă nu pot înota, au blana groasă, de obicei albă.
Foca arpa este un locuitor al mărilor arctice. Focile petrec cea mai mare parte a anului în larg, hrănindu-se cu pești, crustacee și crustacee. Iarna, turmele de foci vin pe țărmuri și ies pe câmpuri mari și plate de gheață. Aici femela dă naștere unui vițel mare, văzător. Pielea albă a puiului de focă cu blană groasă îl protejează de îngheț și îl face invizibil printre zăpadă. Odată cu începutul primăverii, turma migrează spre nord. Focile sunt vânate pentru pielea și grăsimea lor.
Foca de blană are urechi și clape din spate folosite pentru locomoție. Pe uscat, aripioarele din spate se îndoaie sub corp, apoi se îndreaptă - pisica face un salt.
Foca de blană trăiește în mările din Orientul Îndepărtat. Corpul său este acoperit cu blană groasă, cu un subpar dens, impermeabil. La începutul verii, focile vin pe țărmurile insulelor în turme mari pentru a se reproduce. Femela dă naștere unui pui, acoperit cu păr negru. Toamna, când puii cresc și învață să înoate, focile părăsesc insulele până în primăvară. Focile au blană valoroasă.
Morsă- cel mai mare dintre toate pinipedele, cu o lungime de până la 4 m și o greutate de până la 2.000 kg. Morsa are pielea goala si fara par. Se caracterizează prin colți uriași, de 40-70 cm lungime, atârnând vertical în jos de maxilarul superior. Morsele le folosesc pentru a curăţa la fund, extragând de acolo diverse nevertebrate mari - moluşte, raci, viermi. După ce au mâncat, le place să doarmă pe mal, adunați într-un grup strâns. Când se deplasează pe uscat, picioarele din spate sunt înfipte sub corp, dar datorită masei enorme nu se îndepărtează de apă. Ei trăiesc în mările nordice.
Comanda Cetacee
Acestea sunt mamifere complet acvatice care nu ajung niciodată pe uscat. Ei înoată folosind o înotătoare caudală și o pereche de membre anterioare modificate în aripi. Nu există membre posterioare, dar din două oase mici situate la locul pelvisului, se poate aprecia că strămoșii cetaceelor aveau și membre posterioare. Vițeii de cetacee se nasc complet formați și își pot urma imediat mama.
Balenă albastră- cel mai mare mamifer modern. Unele exemplare ating o lungime de 30 m și o masă de 150 de tone, ceea ce corespunde masei a cel puțin 40 de elefanți. Balena albastră este o balenă fără dinți. Nu are dinți și se hrănește cu animale acvatice mici, în principal crustacee. Numeroase plăci elastice cornoase cu margini franjuri atârnă de maxilarul superior al animalului - os de balenă. După ce a umplut imensa cavitate bucală cu apă, balena o filtrează prin plăcile bucale și înghite crustaceele blocate. O balenă albastră mănâncă 2-4 tone de hrană pe zi. Balenele care au fani în loc de dinți sunt clasificate ca balene cu fani sau fără dinți. Sunt cunoscute 11 specii ale acestora.
Celălalt grup este balene dinţate având numeroși dinți, unii cu până la 240 de dinți. Dinții lor sunt toți la fel, în formă de con și servesc doar pentru a captura prada. Balenele cu dinți includ delfinii și cașaloții.
Delfinii- cetacee relativ mici (1,5-3 m lungime), al căror bot este alungit, ca un cioc. Majoritatea au o înotătoare dorsală. Există 50 de tipuri în total. Delfinii găsesc prada folosind ultrasunetele. În apă, ei scot sunete de clic sau un fluier ascuțit intermitent, iar ecoul reflectat de obiect este captat de organele auditive.
Delfinii pot schimba semnale sonore între ei, datorită cărora se adună rapid acolo unde unul dintre ei a descoperit un banc de pești. Dacă unui delfin i se întâmplă vreo nenorocire, ceilalți îi vin în ajutor imediat ce aud semnale de alarmă. Creierul delfinului are o structură complexă, cu multe circumvoluții în emisferele sale cerebrale. În captivitate, delfinii devin rapid îmblânziți și sunt ușor de dresat. Vânătoarea de delfini este interzisă.
Delfinul comun, lung de cel mult 2,5 m, trăiește în mările nordice și din Orientul Îndepărtat, precum și în Marea Baltică și Neagră. Corpul său zvelt este negru deasupra, burta și părțile laterale sunt albe. Pe fălcile alungite ale feței albe există mai mult de 150 de dinți de aceeași formă conică. Cu ei delfinul apucă și ține peștele, pe care îl înghite întreg.
Caşalot- balenă cu dinți mari. Lungimea masculilor este de până la 21 m, a femelelor - până la 13 m și greutatea de până la 80 de tone. Cașalot are un cap imens - până la 1/3 din lungimea corpului. Mâncarea lui preferată sunt cefalopodele mari, pentru care se scufundă la adâncimi de până la 2.000 m și poate sta sub apă până la 1,5 ore.
Mamiferele marine pot sta sub apă pentru perioade diferite de timp. De exemplu, balenele pot trece de la 2 la 40 de minute fără să respire sub apă. Un cașalot nu poate respira sub apă până la o oră și jumătate. Cât timp poate sta un mamifer sub apă este afectat de volumul plămânilor săi. Conținutul unei substanțe speciale din mușchi, mioglobina, joacă, de asemenea, un rol important.
Mamiferele marine, ca și mamiferele terestre, sunt prădători și ierbivore. De exemplu, lamantinii sunt mamifere erbivore, în timp ce delfinii și orcenele sunt carnivore. Mamiferele erbivore se hrănesc cu diverse alge, în timp ce prădătorii au nevoie de hrană pentru animale - pești, crustacee, moluște și altele.
Cel mai comun Printre mamiferele marine, aceasta este foca Larga, care trăiește în largul coastei și vânează pești, iar pentru aceasta înoată la distanțe considerabile de țărm. După vânătoare, se întoarce pe mal pentru a hrăni puii și a se odihni. Sigiliul Larga este de culoare gri cu pete maro. De aceea și-a primit numele. Focile Larga pot forma așezări întregi, unde trăiesc de la câteva sute la câteva mii de indivizi.
Cel mai mare mamifer marin - balena albastră. Datorită dimensiunii sale, este listat în Cartea Recordurilor Guinness. Lungimea medie a unui gigant este de 25 de metri. Și greutatea medie este de 100 de tone. Astfel de dimensiuni impresionante îl disting nu numai printre animalele marine, ci și printre mamifere în general. În ciuda aspectului lor terifiant, balenele nu sunt periculoase pentru oameni, deoarece se hrănesc exclusiv cu pești și plancton.
Cel mai periculos mamifer marin- Acest . În ciuda faptului că nu atacă oamenii, este totuși un prădător formidabil. Până și balenele se tem de ea. Nu degeaba balena ucigașă este numită ucigaș de balene. Pe lângă balene, ea poate vâna delfini, lei de mare, foci și foci cu blană, precum și vițeii acestora. Au existat cazuri de balene ucigașe care au atacat elani și căprioare care au înotat prin canalele înguste de coastă.
Când balenele ucigașe vânează foci, le țin ambuscadă. În acest caz, doar masculul vânează, iar restul balenelor ucigașe așteaptă în depărtare. Dacă o focă sau un pinguin înoată pe un slot de gheață, atunci balenele ucigașe se scufundă sub slot de gheață și îl lovesc. Victima cade în apă în urma loviturilor. Balenele mari sunt atacate în principal de masculi. Se unesc și toți împreună atacă prada și o mușcă de gât și de aripioare. Când balenele ucigașe atacă un cașalot, nu îi oferă posibilitatea de a se ascunde în adâncurile mării. De regulă, ei încearcă să separe balena de turmă sau să separe copilul de mama sa.
Lamantini
Cel mai prietenos pentru oameni, mamiferul marin este delfinul. Există multe cazuri în care delfinii au salvat oamenii de la epave. Au înotat spre oameni și s-au agățat de aripioarele lor, așa că delfinii au adus oamenii pe cel mai apropiat mal. Nu se cunosc cazuri de atacuri ale delfinilor asupra oamenilor. Atât copiii, cât și adulții iubesc aceste animale iubitoare de pace. În delfinarii puteți urmări delfinii cântând în apă. Apropo, delfinii sunt foarte inteligenți, iar oamenii de știință au descoperit că creierul lor poate fi chiar mai dezvoltat decât creierul uman.
Balena ucigașă este cel mai rapid mamifer marin. Poate accelera până la 55,5 kilometri pe oră. Un astfel de record a fost înregistrat în 1958 în estul Oceanului Pacific. Balena ucigașă este distribuită în oceanele lumii. Poate fi găsit lângă coastă și în ape deschise. Balena ucigașă nu intră doar în Mările Siberiei de Est, Negre și Laptev.