Industria é invenciones (1907-12-07 00:00:00), página 2

El giroscopio y el monocarril Brennan

El giroscopio, inventado por Fourcault en 1852, para dar una prueba de la rotación de la tierra, se compone en principio de un toro de bronce u otro material pesado, montado sobre un vástago que constituye su eje de figura; éste está colocado en una doble suspensión que asegura su libre movimiento alrededor del centro de gravedad, que permanece fijo.

Fig. 55

Este aparato construido de dimensiones mayores que las de un aparato de laboratorio, ha servido recientemente a un ingeniero inglés, M. Brennan, para estudiar un ferrocarril de un solo carril, que ha dado muy buenos resultados en las pruebas efectuadas y que parece presentar ventajas muy importantes.

Por otra parte, en Alemania se han hecho hace algunos meses experimentos para lograr la estabilización de los buques por medio del giroscopio, y parece que los resultados obtenidos han sido también muy buenos; la aplicación de un giroscopio á un torpedero permitía á éste último recobrar su posición de equilibrio de la cual se le había separado, después de cuatro oscilaciones, mientras que el mismo balance comunicado al mismo barco no era amortiguado hasta después de treinta oscilaciones cuando el giroscopio no funcionaba.

Muchos son los estudios hechos sobre el giroscopio para conocer todas sus propiedades y todos sus efectos. En general son estudios muy teóricos, y bastará recurrir á consideraciones sumamente sencillas para poder establecer el cálculo del efecto producido por un giroscopio cuyos datos son conocidos.

Supongamos que un anillo delgado tal como el representado en la fig. 55 gira en el sentido indicado por la flecha R alrededor del eje A B, que pasa por su centro. Si mientras el anillo gira de este modo se quiere cambiar la orientación del eje A B aplicándole el par de fuerzas P P, que tiende á hacer evolucionar el eje A B alrededor de C D, se puede observar que el eje A B no evoluciona alrededor de C D sino alrededor de E F, como podrá hacerlo si no funcionase el giroscopio por la acción del par f f. El eje E F alrededor del cual gira el anillo, girando al mismo tiempo alrededor de A B en el sentido indicado por la flecha R, es perpendicular al eje A B del anillo y al eje C D del par P P.

Para explicar este hecho, consideremos (fig. 55) un elemento infinitamente pequeño del anillo, que gira á la vez alrededor del eje A B y del E F. En el momento en que este elemento de materia se encuentra en S sobre el eje C D, su velocidad vale r v, siendo r el radio y v la velocidad angular alrededor del eje E F.

Cuando este elemento llega á T, su velocidad con relación á E F se anula, lo que no puede ser más que resultado de la aplicación de una fuerza cuyo sentido es opuesto al de la velocidad que tenía el elemento de materia al pasar de S á T.

Al pasar de T á U el elemento adquiere una velocidad creciente, de tal modo que al llegar á U, el valor de esta velocidad es el mismo que en S, pero dirigida en sentido contrario.

La velocidad de que está animado el elemento del anillo cuando llega á U no puede ser debida más que á una fuerza dirigida en sentido de la velocidad que posee el elemento del anillo, á saber, relativamente al plano del anillo en la misma dirección que la fuerza que obra sobre la porción elemental del anillo, desde S hasta T.

Del mismo modo, pasando de U á V y de V á S, es preciso admitir que obra sobre el elemento de materia considerado, una fuerza para anular primero y hacer adquirir después á este elemento una cierta velocidad con relación al plano del anillo. Ahora bien: la fuerza que comunica á la porción considerada del anillo durante su trayecto desde U hasta S, una cierta velocidad debe estar evidentemente dirigida en sentido inverso de la que obra sobre la mitad inferior del anillo. Es decir que las dos fuerzas componen un par de rotación que tiende á hacer evolucionar el anillo alrededor del eje C D, siendo así que en realidad evoluciona alrededor del eje E F.

Resulta de la existencia de este par de fuerzas que es preciso aplicar al anillo un par de fuerzas que tengan á hacerle evolucionar alrededor del eje C D para obligar al anillo á evolucionar alrededor del eje E F durante la rotación de éste alrededor del eje A B.

Débese notar que este par de fuerzas no aparece mientras el anillo no evoluciona alrededor de C D. Si establecemos la relación entre la velocidad del anillo, la de su evolución alrededor del eje E F ó velocidad de precesión y el valor P P del par que obra sobre el