Giroscopo y sus aplicaciones

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GIROSCOPO

Definición

El giróscopo, o también llamado giroscopio, es un cuerpo en rotación que presenta dos propiedades fundamentales: la inercia giroscópica o ‘rigidez en el espacio’ y la precesión, que es la inclinación del eje en ángulo recto ante cualquier fuerza que tienda a cambiar el plano de rotación. Estas propiedades son inherentes a todos los cuerpos en rotación, incluida laTierra. El término giróscopo se aplica generalmente a objetos esféricos o en forma de disco montados sobre un soporte cardánico, de forma que puedan girar libremente en cualquier dirección; estos instrumentos se emplean para demostrar las propiedades anteriores o para indicar movimientos en el espacio. A veces se denomina girostato a un giróscopo que sólo puede moverse en torno a un eje de giro. Encasi todas sus aplicaciones prácticas, los giróscopos están restringidos o controlados de esta forma.

Propiedades
Rigidez giroscópica.-
La rigidez en el espacio de un giróscopo es consecuencia de la primera ley del movimiento de Newton, que afirma que un cuerpo tiende a continuar en su estado de reposo o movimiento uniforme si no está sometido a fuerzas externas. Un ejemplo de esta tendencia esuna peonza en rotación, que tiene libertad para moverse en torno a dos ejes además del eje de giro. Otro ejemplo es una bala de fusil, que —al girar en torno a su eje durante el vuelo— presenta inercia giroscópica, y tiende a mantener una trayectoria más recta que si no girara. La mejor forma de mostrar la rigidez en el espacio es mediante un modelo de giróscopo formado por un volante montadosobre anillos de forma que el eje del volante pueda adoptar cualquier ángulo en el espacio. Por mucho que se mueva, incline o ladee el giróscopo, el volante mantendrá su plano de rotación original mientras siga girando con suficiente velocidad para superar el rozamiento de los rodamientos sobre los que va montado.
La rigidez se manifiesta por el hecho de que, una vez comunicada al rotor una rápidarotación, su eje conservará siempre la dirección primitiva, cualquiera que sea el movimiento que se le dé a su pedestal. Esto también es cierto con el rotor parado, pero sólo en el caso teórico de que no existan rozamientos. Experimentalmente, y en el caso de estar muy vertical el eje del giróscopo, esta rigidez desaparece y el eje del rotor vacila y cambia de dirección, siendo esto debido a que lacasi coincidencia de los ejes de giro 1 y 3 anula uno de sus tres grados de libertad. La rigidez giroscópica es directamente proporcional a la velocidad de giro del rotor.

Precesión.-
La precesión giroscópica aparece cuando a uno de los anillos, horizontal o vertical, se le aplica un par perturbador. Tendremos en cuenta que un par da lugar a un giro, y que este par se representa por un vectornormal al plano en que se aplican las fuerzas del paro, lo que es lo mismo, a aquel en que tiene lugar el giro. El extremo del vector par está situado en el lado desde el cual se ve el giro en sentido dextrogiro. El movimiento de precesión se puede definir como aquel que tiende a llevar el vector que representa el giro del rotor a coincidir con el que representa el par perturbador. En la figuradel giróscopo de Wheatstone, el par perturbador, aplicado sobre los cojinetes 2, produce una precesión del extremo A del eje del rotor, hacia abajo. El valor de la precesión es directamente proporcional al valor del par perturbador e inversamente proporcional a la velocidad de giro del rotor.
Un ejemplo sencillo de precesión se puede observar en un aro infantil. Para hacer que el aro dé la vuelta auna esquina, no se aplica una presión a la parte delantera o trasera del aro, como podría esperarse, sino sobre la parte superior. Esta presión, aunque se aplica en torno a un eje horizontal, no hace que el aro se caiga, sino que realice un movimiento de precesión en torno al eje vertical, con lo que el aro da la vuelta y sigue rodando en otra dirección.

Características
Movimiento de un...
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