Gyroskop

Et gyroskop er et legeme, der ved hjælp af impulsmomentbevarelse, kan bruges til at måle eller bevare orientering.

Essensen af legemet er et hjul der roterer om en akse. Når hjulet roterer vil det modvirke forsøg på at ændre dets orientering. Gyroskopet blev anvendt og navngivet i 1852 af Jean-Bernard-Léon Foucault i forbindelse med et eksperiment som involverede jordens rotation, men blev opfundet i 1817 af Johann Bohnenberger.

Anvendelser 
Et gyroskop fremviser flere egenskaber som f.eks. præcession og nutation. Gyroskoper kan anvendes i konstruktionen af gyrokompasser, der komplementerer eller erstatter magnetiske kompasser. 
Gyroskoper anvendes i dag til at hjælpe med stabilitet, eksempler på anvendelse er:
 cykler
 Hubble-teleskopet
 kampvogne
 skibe
 fartøjer generelt
Desuden anvendes gyroskoper i inertielle navigationssystemer som eksempelvis på de tyske V2-raketter. Gyroskopiske effekter bliver anvendt i mange forskellige typer legetøj som f.eks. yo-yo og powerball. Andre roterende legemer (f.eks. et svinghjul i en motor, der bruges til oplagring af energi) har gyroskopiske effekter selvom disse ikke udnyttes.

Egenskaber 

Den fundamentale ligning som beskriver et gyroskop:

hvor vektorerne  og L er henholdsvis drejningsmomentet på gyroskopet og dets impulsmoment. Skalaren I er dets inertimoment, vektoren ω er dets vinkelhastighed og vektoren α er dets vinkelacceleration.

Det følger fra ligningen at ved et drejningsmoment  anvendt vinkelret på svinghjulets rotationsakse og derfor vinkelret på L, resulterer i en bevægelse vinkelret på både  og L. Denne bevægelse kaldes præcession. Præcessionens vinkelhastighed ΩP er (når denne er meget mindre end svinghjulets) givet ved

Præcession kan demonstreres ved at placere et spindende gyroskop med dets akser horisontalt og løst understøttet i den ene ende. I stedet for at falde, som man kunne forestille sig, undgår gyroskopet tyngdekraften og opretholder sine akser horisontalt, selvom den ene ende af aksen ikke er understøttet. Den frie ende af aksen tegner langsomt en cirkel i det horisontale plan. Denne effekt er beskrevet med de ovenstående ligninger og illustreret til højre.

Gyroskopets moment er givet af flere kræfter: Tyngdekraften optræder nedadrettet på apparatets center masse, og en tilsvarende kraft trækker opad for at opretholde en ende af apparatet. Den resulterende bevægelse af dette moment er ikke nedad og får ikke apparatet til at falde, men derimod vinkelret på både tyngdekraften (nedad) og aksen for rotation (udad fra støttepuntet) fx i en fremad horisontal retning som får gyroskopet til at rotere rundt om støttepunktet.

Gyrokompassers anvendelse 
Gyrokompasser er nødvendige for at holde orienteringen på fartøjer eller legemer i bevægelse. Herunder:
 skibe
 luftfartøjer 
 rumfartøjer 
 raketter og missiler
 fartøjer generelt
 segway

Se også 
 Fiberoptisk gyroskop
 Ring laser gyroskop
 Vibrating structure gyroscope
 Kvantegyroskop
 Gyrocar
 Gyrokompas

Eksterne henvisninger 

 Gyroskopisk præcession og gravitationsmagnetik (engelsk)
 Matematikken i gyroskoper (engelsk) 
 Lasergyroskoper (engelsk, pdf)
 Præcis måling af jordens rotation (engelsk) 
 Ultrafølsomt gyroskop baseret på flydende helium (engelsk)

Klassisk mekanik
Roterende maskiner