Movimiento giroscópico

MOVIMIENTO GIROSCOPICO

IDENTIFICACIÓN DEL CONCEPTO PROBLEMÁTICO.

¿Por qué un trompo parece desafiar la ley de la gravedad? ¿Por qué personas normales, sin habilidades de equilibristas, pueden conducir tanto bicicletas como motocicletas sin caerse? ¿Por qué los proyectiles que giran sobre su eje mantienen una trayectoria tan estable?
Todos estos fenómenos cotidianos, nos rodean y sucedennormalmente. Y por supuesto, al igual que todo suceso que ocurre en la Tierra poseen una explicación física. Todos estos hechos, implican una cierta estabilidad por parte de cuerpos rígidos en rotación. Esta estabilidad intrínseca y otros fenómenos pueden ser explicados gracias al efecto giroscópico.
Este principio se ha utilizado en diversas aplicaciones, particularmente en relación con elcontrol y guía de aeroplanos, barcos, proyectiles, etc. Los giroscopios se han utilizado en girocompases y giropilotos. A su vez, la Tierra es un gran giróscopo, así como la luna, la cual gira a nuestro alrededor produciendo en la tierra tal movimiento.

GIROSCOPO
En sí, un giroscopio o giróscopo es un dispositivo mecánico formado esencialmente por un cuerpo con simetría de rotación que giraalrededor de su eje de simetría y cuyo eje de giro no es fijo, sino que puede cambiar de orientación en el espacio. Cuando se somete el giroscopio a un momento de fuerza que tiende a cambiar la orientación del eje de rotación su comportamiento es aparentemente paradójico ya que el eje de rotación, en lugar de cambiar de dirección como lo haría un cuerpo que no girase, cambia de orientación en unadirección perpendicular a la dirección "intuitiva".

Recordemos que el momento angular es un vector que tiene como módulo, el producto del momento de inercia del cuerpo alrededor del eje de rotación, multiplicado por la velocidad angular. La dirección del vector es la misma que la del vector asociado a la velocidad angular y está dada por la regla del sacacorchos. La ecuación de base del momento angularde un cuerpo es:

donde es el momento angular del cuerpo y es le torque aplicado al cuerpo. Esta ecuación corresponde, en el movimiento lineal, a la ecuación donde es la fuerza aplicada a un cuerpo y es el momento lineal del cuerpo.
Cuando el momento dinámicoes paralelo al momento angular, o sea, paralelo al eje de rotación, el único efecto del momento dinámicoes de acelerar o frenar lavelocidad de rotación del objeto. En cambio, una componente del torque, perpendicular al eje de rotación, no cambia el módulo de la velocidad angular sino su dirección, es decir la dirección del eje de rotación del cuerpo.
Consideremos el cuerpo en rotación de la imagen de derecha. Cuando se le aplica un momento dinámicocomo el indicado por las fuerzas dibujadas, la dirección de la variación delmomento angular es la indicada en el dibujo. Esta variación es perpendicular al momento angular y paralela al torque. La variación de durante un intervalo de tiempo es:

Nótese que tiene la misma dirección que . Si el intervalo de tiempo es pequeño, el ángulo que el nuevo momento angular hace con el precedente es:

La velocidad de precesión del giroscopio es la velocidad angular del vector que es lamisma que la del eje de rotación de este último:
Velocidad de precesión
La velocidad de precesión es una velocidad angular y se mide en radianes/segundo.
La velocidad de precesión es tanto más pequeña cuanto el momento angular del cuerpo es grande.
| Todos los vectores del dibujo están en un plano horizontal. Como el momento dinámico aplicado al cuerpo es perpendicular al momento angular ,este último cambia únicamente de dirección. Ese cambio es la precesión. |

¿Quién invento el giroscopio?

El giroscopio fue inventado en 1852 por Léon Foucault, quien también le dio el nombre, montando una masa rotatoria en un soporte de Cardano para un experimento de demostración de la rotación de la tierra. La rotación ya había sido demostrada con el péndulo de Foucault. Sin embargo no...