Gyroscoop
Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Een gyroscoop is een rotatiesymmetrische massa die om zijn as kan draaien. Populair gezegd is een gyroscoop een tol. Met een gyroscoop kan de wet van behoud van impulsmoment gedemonstreerd worden: het vliegwiel blijft draaien als het eenmaal in beweging is. Een snel draaiende gyroscoop zal zich daarbij verzetten tegen verandering van de stand van de draaias. De uitvinder van de gyroscoop Léon Foucault stelde in 1852 de naam samen uit de Griekse woorden "gyros" en "skopein" die respectievelijk "cirkel" en "zien" betekenen.
Voorbeelden van gyroscopen zijn de aarde, de wielen van een fiets of auto, een vliegwiel, een draaitol.
Vaak is een gyroscoop, net als een kompas op een schip, in een Cardanische ophanging gevat zodat hij in alle dimensies vrij kan draaien. In zo'n ophanging blijft de as altijd één kant op wijzen. Door deze eigenschap is de gyroscoop praktisch onmisbaar geworden als richtinstrument in vliegtuigen, schepen, torpedo's en raketten. Zie bijvoorbeeld de V2 raket.
Wanneer een gyroscoop eenmaal in beweging is gebracht, zal door de wet van behoud van impulsmoment de draaias in dezelfde richting blijven. Léon Foucault bewees aan de hand van dit principe dat de aarde om haar as draait. Door de draaiing van de aarde lijkt het namelijk of de gyroscoop in een etmaal om zijn as draait. Omdat de gyroscoop ten opzichte van de ruimte stilstaat moet de aarde dus wel om haar as draaien
Wanneer de gyroscoop slechts op een punt wordt ondersteund zal precessie optreden. Het lijkt dan of de gyroscoop op een onmogelijke manier met de wetten van de zwaartekracht spot. Dit gedrag is het gevolg van het moment uitgeoefend door de zwaartekracht op het impulsmoment wat een resultante loodrecht op de zwaartekracht tot gevolg heeft.
Hoe groter het impulsmoment des te lager de precessiesnelheid. Zo duurt een precessieperiode van de aarde 25.800 jaar. Nutatie is de "bibberende" beweging van een tol of een planeet ten gevolge van de massaverdeling binnen het voorwerp.
[bewerk] Toepassing
In de scheep- en luchtvaart wordt de gyroscoop gebruikt als kompas. Gyroscopische kompassen zijn nauwkeuriger dan kompassen die gebruikmaken van het aardmagnetisch veld die storing ondervinden van de aanwezigheid van ijzer. Gyroscopische kompassen hebben hier geen last van. Een gyrokompas moet echter wel regelmatig worden geijkt. Dit gebeurt meestal aan de hand van de sterren, het zogenaamde nemen van een azimut, of het peilen van een lichtenlijn.
De Gravity Probe B-missie van de NASA voert een experiment uit met behulp van uiterst nauwkeurige gyroscopen om de relativiteitstheorie te bevestigen.
In de film- en televisiewereld worden gyroscopen gebruikt om een camera te stabiliseren. De gyroscoop merkt bewegingen van de camera op, en de sensor maakt vervolgens een tegengestelde beweging. Gyroscopen worden bijvoorbeeld gebruikt voor opnamen met een steadicam, en vanuit een helikopter, om de schokbewegingen van de wind en de rotorbladen te corrigeren. Bij toepassing in een helikopter kunnen wel 5 gyroscopen gebruikt worden.
[bewerk] Optische gyroscoop
In onderzeeërs en vliegtuigen wordt tegenwoordig gebruik gemaakt van een optische gyroscoop of Ringlasergyrokompas waar geen bewegende onderdelen meer in zitten - waardoor de toevoeging gyro feitelijk onjuist is. Een lichtstraal wordt gesplitst en via verschillende gebogen banen weer gecombineerd. Een faseverschil kan dan gemeten worden als het apparaat in de tussentijd méér in de richting van 1 baan dan in die van een andere baan is geroteerd. Men noemt dit naar de uitvinder het Sagnac-effect.
