Principios básicos del giroscopio
El principio básico de un giroscopio:
Un giroscopio está compuesto principalmente por un rotor situado en el centro del eje y capaz de girar. Una vez que un giroscopio comienza a girar, tiende a resistir los cambios de dirección debido al momento angular del rotor. El giroscopio es un dispositivo utilizado para detectar y mantener la dirección, diseñado en base a la teoría de la conservación del momento angular. Los giroscopios se utilizan principalmente en sistemas de navegación y posicionamiento. Los ejemplos comunes incluyen la navegación por posicionamiento GPS de teléfonos móviles y el posicionamiento por giroscopio de tres ejes por satélite.
Las propiedades de precesión y eje fijo del giroscopio:
1. Propiedades del eje fijo
Cuando el rotor del giroscopio gira a alta velocidad, no hay par externo Al actuar sobre un giroscopio, la dirección del eje de rotación del giroscopio en el espacio inercial permanece estable, es decir, apuntando en una dirección fija, al mismo tiempo, resiste cualquier fuerza que cambie el eje del rotor; Este fenómeno físico se llama orientación o estabilidad del giroscopio. Su estabilidad cambia con las siguientes cantidades físicas:
(1) Cuanto mayor sea el momento de inercia del rotor, mejor será la estabilidad.
(2) Cuanto mayor sea la velocidad angular del rotor, mejor será la estabilidad.
El llamado "momento de inercia" es una cantidad física que describe la inercia de un cuerpo rígido durante la rotación. Cuando se aplica el mismo momento a dos cuerpos rígidos diferentes que giran alrededor de un eje fijo, las velocidades angulares obtenidas por ellos son generalmente diferentes. El cuerpo rígido con un gran momento de inercia obtiene una velocidad angular pequeña, es decir, la inercia del original. Se mantiene el estado rotacional. Por el contrario, la velocidad angular obtenida por un cuerpo rígido con una inercia rotacional pequeña es grande, es decir, la inercia para mantener el estado rotacional original es pequeña.
2. Precesión
Cuando el rotor gira a alta velocidad, si un momento externo actúa sobre el eje del anillo exterior, el giroscopio girará alrededor del eje del anillo interior si se aplica un par externo; actúa sobre el eje del anillo interior, el giroscopio girará alrededor del eje del anillo exterior. La dirección de su velocidad angular de rotación es perpendicular a la dirección de la acción del par externo. Esta característica se llama precesión del giroscopio. La dirección de la velocidad angular de precesión depende de la dirección del momento de impulso H (consistente con la dirección del vector de velocidad angular de rotación del rotor) y la dirección del par externo M, y el vector de velocidad angular de rotación alcanza el par externo en el camino más corto.