Żyroskop

Giroskop - ciało sztywne, szybko wirujące wokół swej osi symetrii.

W roku 1852 znany fizyk J.B. Foucault zbudował żyroskop dla udowodnienia, że istnieje

ruch obrotowy Ziemi wokół jej osi. Żyroskop Foucaulta był umieszczony w zawieszeniu

kardanowskim i dlatego mógł obracać się względem wszystkich trzech osi prostopadłych

do siebie. Taki żyroskop nazywa się żyroskopem o trzech stopniach swobody; jego oś

wirowania zachowuje stały kierunek w przestrzeni (tj. względem gwiazd). Właściwość tę

wykorzystuje się w aparaturze automatycznego kierowania ruchem

samolotów

, torped,

rakiet

itd. Drugą właściwością żyroskopu o trzech stopniach swobody jest wykonywanie

dodatkowego ruchu obrotowego, zwanego precesją, w przypadku przyłożenia siły

zewnętrznej, starającej się zmienić kierunek jego osi wirowania. Tę drugą

własność żyroskopu o trzech stopniach swobody wykorzystuje się w

żyrokompasie i lotniczym wskaźniku, zwanym sztucznym horyzontem

(żyrokompas wskazuje kierunek "północ - południe", a sztuczny horyzont

stale wskazuje odchylenie samolotu od płaszczyzny rzeczywistego

horyzontu).

Są też żyroskopy o dwóch stopniach swobody, w których swoboda

ustawiania się osi żyroskopu jest ograniczona. Gdy podstawa takiego

żyroskopu obraca się wokół osi pionowej, oś wirowania stara się zająć

kierunek równoległy, a więc też pionowy. Tę właściwość wykorzystuje się

m.in. w przypadkach ukazujących skręt samolotu, w aparaturze do

nawigacji inercjalnej, w urządzeniach łagodzących kołysanie statku.

Warunkiem dobrej pracy żyroskopu jest duża prędkość obrotowa i małe tarcie w

łożyskach. Ten drugi cel osiąga się łożyskując żyroskop na strumieniu sprężonego

powietrza lub - jeszcze lepiej - "zawieszając" go w polu elektrostatycznym w próżni

(wtedy żyroskop o prędkości 24 tys. obr./min wskazuje stały kierunek w przestrzeni z

błędem nie większym niż 0,0001°/h, czyli 1° na 14 miesięcy!). Pierwszy żyrokompas

zbudowano w roku 1908 (Anschutz), pierwszy "sztuczny horyzont" - w 1914 roku,

pierwszy autopilot nowoczesnego typu - na początku lat dwudziestych, stabilizator statku

morskiego - w 1911 roku (E. Sperry).