Giroscopio

Rotação de Corpos Rígidos no Espaço1

Objetivos

A taxa de variação do vetor momento angular L em relação a um ponto qualquer só é diferente de zero se houver aplicação de um torque externo. Por outro lado, a variação da direção do momento angular causada por um torque externo pode causar um movimento chamado de precessão.
Este movimento traz um efeito interessante, principalmente em rotores com simetria, conhecido como efeito giroscópico. Neste sentido, esta nota apresenta sucintamente alguns aspectos básicos para compreensão deste efeito e suas aplicações na modelagem geral de sistemas mecânicos. Nenhum tratamento rigoroso será feito aqui. O docente espera resolver em sala alguns exemplos mais completos, em especial envolvendo um pião simétrico e um disco girando no espaço, buscando mostrar os ângulos de Euler e os conceitos de precessão direta e retrograda. É de fundamental importância que os alunos busquem ler e estudar na bibliografia fornecida do curso todos os tópicos apresentados na sequência [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7].

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O Efeito Giroscópico

Um corpo rígido girando em torno de um eixo de simetria pode apresentar um efeito bem interessante. Por exemplo, um pião, a roda de uma bicicleta, rotores dentre muitos outros sistemas, podem apresentar o efeito giroscópico. Todos estes sistemas tem uma característica bem interessante que tem fascinado muitas pessoas: o efeito giroscópico. Este efeito parece a primeira vista desafiar as leis de equilíbrio e gravitação, uma vez que sistemas com este efeito parecem ser possuidores de inteligência e vontade própria que contraria o senso comum.
O estudo do giroscópio para um caso geral é bastante complicado, como teremos oportunidade de ver ao estudar em detalhes o movimento do pião. Neste primeiro instante iremos assumir um caso mais simples apenas para mostrar algumas ideias e conceitos gerais. Consideramos um disco com massa M preso no ponto B por uma barra AB com massa desprezível em