Giroscoape

Introducere

Datorită cerinţei crescînde de instrumente de înaltă exactitate şi fiabile pentru control şi sisteme de navigare atît aeriană şi spaţială, cît şi maritimă, terestră, tehnica a căutat o soluţie alternativă busolei simple care a fost inima sistemelor de navighare pînă la sfîrşitul primului sfert al sec. XX.

Astăzi elementul principal al sistemelor de navighare îl constituie giroscoapele dispozitive care pot măsura cu precizie modificări în orientarea unui avion, vapor, sau satelit, în timpul mişcării sale.

Cel mai vechi giroscop despre care există referinţe scrise a fost construit în 1817 de către Johann Bohnenberger. Pe atunci nu exista termenul de giroscop, astfel că inventatorul şi-a botezat creaţia foarte simplu. L-a numit "Maşinăria". Matematicianul francez Pierre-Simon Laplace i-a recomandat dispozitivul în scop didactic lui Léon Foucault, creatorul mult mai celebrului pendul. Acesta l-a folosit în 1852 în cadrul unui experiment care studia rotaţia Pământului, ocazie cu care dispozitivul şi-a căpătat şi actualul nume, pe baza termenilor greceşti skopeein - a vedea şi gyros - cerc sau rotaţie.

În jurul anului 1860, motoarele electrice au transformat conceptul într-unul fezabil, ceea ce a dus la apariţia primului prototip de girocompas; primul girocompas funcţional folosit în navigaţia maritimă a fost dezvoltat între 1905 şi 1908 de către inventatorul german Hermann Anschütz-Kaempfe. Americanul Elmer Sperry a venit cu propriul design în 1910, iar alte naţiuni au conştietizat şi ele foarte repede importanţa militară a acestei invenţii - într-o epocă în care supremaţia militară pe mări şi oceane era de o importanţă deosebită - creând propriile industrii de giroscoape. Compania de giroscoape Sperry s-a extins curând în domeniul giroscoapelor pentru avioane, model urmat repede şi de alţi dezvoltatori. În 1917, compania Chandler din Indianapolis crea giroscopul Chandler, o jucărie produsă şi astăzi şi devenită o jucărie clasică Figura 1 Giroscopul lui Foucault

în S.U.A.

Câteva exemple de mişcare giroscopică

Pământul este un minunat exemplu de giroscop. Planeta noastră se roteşte în jurul propriei axe în timpul deplasării sale în jurul Soarelui şi va continua să o facă neîncetat atâta timp cât nicio forţă exterioară perturbatoare nu va acţiona asupra sa. De asemenea, o jucărie faimoasă din copilăria noastră, titirezul, este un alt exemplu celebru de mecanism giroscopic.

Pământul în mişcarea sa de rotaţie, ca şi titirezul, sunt două exemple clasice de giroscop. În viaţa cotidiană putem observa deseori mişcări de acest tip, în cazul cărora legea inerţiei de rotaţie facilitează şi prelungeşte durata deplasării. De pildă, o minge de rugbi este mult mai facil de aruncat dacă i se imprimă o mişcare de rotaţie pentru a se comporta asemenea unui giroscop. Atunci când i se imprimă o asemenea traiectorie, mingea îşi va păstra orientarea pe toată durata aruncării. Dacă vârful mingii de rugbi este puţin înclinat faţă de direcţia de rotaţie, unghiul de înclinaţie se va păstra până la recepţia balonului oval la destinaţie. De asemenea, un glonț care părăseşte ţeava puştii descrie şi el o mişcare de rotaţie, astfel că dobândeşte caracteristicile de mişcare ale unui giroscop. Glonţul „muşcă” din aer, menţinându-şi astfel traiectoria dorită şi fiind mult mai greu de deviat din drumul său spre ţintă. Reculul, rezistenţa aerului, vântul sau gravitaţia acţionează asupra glonţului pe timpul deplasării spre ţintă, astfel că inerţia giroscopică de care beneficiază în momentul în care părăseşte ţeava puştii se poate dovedi de mare ajutor.

1 Giroscop. Tipuri

Giroscopul este un corp solid căruia i se imprimă o mişcare de rotaţie (în jurul unei axe de simetrie, de obicei), având scopul de a indica o anumită direcţie (fixă în spaţiu).

Construcţie: un giroscop este alcătuit dintr-un rotor (de obicei de forma unui disc), fixat într-un cadru astfel încât să se poată roti în jurul oricăreia dintre cele trei axe (figura 2). Punctul de fixare este de în principiu centrul de masă şi de simetrie, adică centrul discului.

Universitatea Tehnică a Moldovei

Facultatea de Energetică