moea_joint
113年
[機械] 應用力學、材料力學
第 32 題
有關陀螺儀 (gyro) 之敘述，下列何者有誤？
- A 陀螺儀係以非常高之自轉速率繞對稱軸旋轉之轉子
- B 當陀螺儀裝置在平衡環 (gimbal ring)，外加力矩作用於底座時，陀螺儀不受影響
- C 陀螺儀之運動與迴轉效應 (gyroscopic effect) 無關
- D 陀螺儀可應用於迴轉羅盤 (gyrocompass)
思路引導 VIP
請試著回想：當一個物體處於極高速旋轉狀態，而我們試圖施加一個外力去改變它的轉軸方向時，它的運動反應會與它「靜止」時完全一樣嗎？這種因為旋轉而產生的獨特動態反應，我們在力學上通常會如何稱呼它？
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AI 詳解
AI 專屬家教
同學，恭喜你精準地辨識出了這題的錯誤敘述！這顯示你對剛體旋轉運動的核心觀念掌握得非常紮實，沒有被敘述中的專有名詞給混淆。
迴轉效應的核心機制
陀螺儀（Gyroscope）的運作核心完全建立在角動量守恆與迴轉效應（Gyroscopic effect）之上。當一個具有極高角動量 $\vec{L} = I\vec{\omega}$ 的轉子旋轉時，若受到外加力矩 $\vec{\tau}$ 作用，根據轉動定律 $$\vec{\tau} = \frac{d\vec{L}}{dt}$$ 角動量向量的方向會隨時間發生改變，進而產生「進動」（Precession）或「章動」（Nutation）等現象。因此，選項 (C) 稱其運動與迴轉效應「無關」，在物理邏輯上是完全錯誤的，因為迴轉效應正是陀螺儀能夠維持定向性、抵抗外力擾動並應用於迴轉羅盤的核心物理基礎。
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