gyroskop

Gyroskop er et svinghjul som kan rotere om en akse med stor hastighet. Gyroskoper har et stort treghetsmoment om symmetriaksen. En vanlig modell av et gyroskop består av et svinghjul med rotasjonsakse satt symmetrisk inn i flere ringer utenpå hverandre. Dette kalles en kardansk opphengning. Opphengt på denne måten kan rotasjonsaksen fritt innta en hvilken som helst retning.

Faktaboks

uttale:
gyroskˈop
etymologi:
av gyro- og -skop

Teoretisk bakgrunn, virkemåte

Settes gyroskphjulet i hurtig rotasjon, beholder rotoraksen sin retning i rommet. Dette er et eksempel på en av bevaringslovene i fysikken. Man sier at spinnet er bevart. Rotoraksen peker hele tiden mot samme sted i verdensrommet, uavhengig av jordrotasjonen. Det ser ut som om gyroskopaksen følger Sola og stjernenes gang.

Hvis man skyver på en av rotoraksens ender vinkelrett på akseretningen, vil ikke aksen følge skyveretningen, men dreie seg vinkelrett på den. Dette kalles presesjon.

I et gyroleketøy kan man dra i gang rotoren med snortrekk. Hvis man henger den ene akseenden med vannrett akse på toppen av en pinne, vil gyroen ikke falle ned, men rotere i horisontalplanet. Tyngdekraften drar loddrett i den frie delen av aksen, mens bevegelsen blir vinkelrett på loddlinjen. Hvis rotasjonsaksen i en snurrebass danner en vinkel med vertikallinjen, vil snurrebassen på grunn av tyngdekraften bevege seg i en konisk figur om vertikalaksen.

Bruk

Gyroskopet har nå en utstrakt anvendelse i instrumenter for retningsstabilisering, -indikering og -kontroll. Man skiller mellom frie gyroskoper, hvor opphengningen er slik at rotoraksen kan innstille seg fritt i alle retninger, og énaksede gyroskoper, hvor rotoraksen bare har frihet til å bevege seg i et plan.

Frie gyroskoper

Frie gyroskoper kan enten understøttes i et enkelt punkt som en snurrebass, i en kardangopphengning, som på figuren, eller sveve i en væske, på en luftpute eller i et elektrisk eller magnetisk felt. Rotoren drives vanligvis med en elektrisk motor. Tidligere pleide man å drive den som en turbin ved hjelp av trykkluft. Gyroskopet kan være opphengt i tyngdepunktet (balansert gyroskop), utenfor tyngdepunktet slik at aksen holdes horisontalt (foucaultgyroskop) eller vertikalt på grunn av tyngdekraften. Med vertikal akse brukes det frie gyroskop blant annet som kunstig horisont i fly. Med horisontal akse brukes det som retningsindikator (retningsgyro) og gyrokompass. I fly, hvor gyrokompasset er lite egnet, brukes som oftest et balansert gyroskop som retningsgyro. Dette vil langsomt drive ut av stilling på grunn av friksjonskrefter. Derfor må det justeres etter et magnetisk kompass med jevne mellomrom. Det kan også kobles sammen med et magnetisk kompass som automatisk sørger for at aksen har riktig stilling (gyromagnetkompass).

Enaksede gyroskoper

Enaksede gyroskoper brukes særlig for måling av akselerasjon og svingningshastighet, for stabiliseringer av plattformer for automatisk pilot i fly og raketter og for romplattformer. Ved elektroniske instrumenter overføres her bevegelsen av gyroskopet i forhold til opphengningsrammen til styreinstrumenter for plattformen slik at man straks får kompensert for bevegelsen. Slike gyroskoper kan gjøres så stabile at driften bare kan måles i grader per år.

Historie

Den tyske fysikeren Johan Gottlieb Friedrich Bohnenberger konstruerte i 1810 et rotasjonsapparat som er det første egentlige gyroskopet. Han brukte en kule som rotor i en enkel kardansk opphengning. I 1836 holdt E. Lang foredrag for Royal Scottish Society of Arts hvor han påpekte at det måtte være mulig å bevise Jordas rotasjon om jordaksen med et gyroskopet. Et slikt forsøk ble utført av Léon Foucault i 1852, visstnok uten at han kjente til Langs idé. Foucault gav instrumentet navnet gyroskop. Med datidens teknikk ble gyroskopet ufullkomment, og først da man førte inn et elektrisk drevet rotasjonslegeme i gyroskopet, ble det fart i utviklingen.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg