3.3 Movimiento Giroscopio

Definición:


Un giroscopio (o giróscopo) es un dispositivo en el que el eje de rotación puede cambiar libremente de dirección. Un ejemplo se ilustra en la siguiente figura.
Si la rueda gira libremente alrededor del eje de simetría AB de forma que respecto a O el momento de fuerzas es nulo, entonces,


Si se mueve el giroscopio alrededor de una habitación el eje de simetría AB apuntará siempre en la misma dirección.
Si el eje del giroscopio se coloca de modo que AB sea horizontal y apunte en la dirección este-oeste, debido a la rotación terrestre el eje se inclinará y después de seis horas está en posición vertical.
Esta característica de los giroscopios a mantener su eje de rotación fijo, hace que tenga una gran aplicación como sistema de nivelación y estabilizador (en aviones, barcos y sondas espaciales).




Si el giroscopio ahora se encuentra apoyado en un extremo O entonces el momento de las fuerzas respecto O no es nulo y se tiene.


Si en primer lugar el eje se mantiene horizontal con la rueda desprovista de giro y se deja en libertad, entonces la rueda caerá girando alrededor de un eje horizontal que pasa por O.
Este giro se debe a que el momento de las fuerzas externas respecto a O no es nulo (debido al peso de la rueda), actuando en la dirección horizontal y.




Inicialmente el momento angular es nulo al no haber rotación. Después de un cierto intervalo de tiempo se produce un cambio en éste que viene dado por:



Si en segundo lugar el eje se mantiene horizontal con la rueda provista de giro y se deja en libertad, entonces la rueda no caerá sino que el eje de rotación de la rueda se desplazará en el plano horizontal en la dirección del eje y, describiendo un movimiento circular. A este movimiento se le denomina precesión.

En este caso el momento angular inicial no es nulo, y tiene un valor igual a:


 


La variación del momento angular (en la dirección del momento de fuerzas) será en la dirección perpendicular a la del momento angular. Esto da lugar a que el momento angular cambie en dirección y no en módulo describiendo un movimiento circular.





No hay comentarios:

Publicar un comentario