Gyroskop kan tyckas verka på ett mycket konstigt sätt, men en undersökning av deras underliggande fysik visar att de reagerar på den yttre världen på mycket logiska och förutsägbara sätt. Nyckeln till förståelse av gyroskop är att förstå begreppet vinkelmoment. Detta liknar sin linjära motsvarighet men med några anmärkningsvärda skillnader.

Förstå Momentum

Linjär momentum är väl förstådd av de flesta. Ett föremål som rör sig tenderar att fortsätta att göra det med samma riktning och hastighet om det inte påverkas av en yttre kraft. När detta händer ändras hastigheten eller riktningen på ett intuitivt sätt.

Vinkelmomentet är likartat, men vektorn som representerar riktningen är inriktad på snurraxeln. När en kraft verkar på ett snurrande objekt fungerar det på denna vektor precis som det skulle i ett linjärt fall. Skillnaden är att den resulterande momentumändringen inte ligger i kraftens riktning men i rät vinkel mot både den och momentumvektorn.

Gyrokonstruktion

Alla snurrande objekt tar på sig gyroskopiska egenskaper men effekten accentueras om objektet är gjord med mer massa som är koncentrerad längre från rotationsaxeln. Detta ger det snurrande objektet mer vinkelmoment. De mest effektiva gyroskopmönstren använder en tyngre och mer koncentrerad massa som är balanserad kring en lågfriktionspivotpunkt.

Stabilitet

Gyroskopets primära kvalitet är att den är stabil. När en gryo är spunnen tenderar den att förbli i samma orientering och vilken kraft som appliceras för att omorientera rotationsaxeln uppfylls med en resistiv kraft. Detta är känt som bevarande av vinkelmomentet. Precis som en fartgående bil tenderar att fortsätta på sin väg om inte en överväldigande kraft förändrar sin momentum, försöker en spinnande topp att fortsätta att rotera med sin axel orienterad i samma riktning.

Användar

Gyroskop är används i stor utsträckning som instrument i tröghetsreferensanordningar. De finns i flygplan, missiler och satelliter. Gyroskopiska effekter finns också i vanligare föremål. De är ansvariga för stabiliteten hos en rörlig cykel och en spinnande yo-yo.

Precession

Den mest unika egenskapen hos ett gyroskop är precession, vilket ger enheten sin uppenbara förmåga att trotsa tyngdkraften . Den rörelse som motverkar någon kraft som försöker reglera rotationsaxeln riktas så att gyroen stannar upprätt. I stället för att falla över från tyngdkraften, rättar det sig själv genom att röra sig i sidled.