Giroscopio

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MUSEU DE TOPOGRAFIA PROF. LAUREANO IBRAHIM CHAFFE DEPARTAMENTO DE GEODÉSIA – UFRGS

O GIROSCÓPIO
Original em espanhol:
http://es.wikipedia.org/wiki/Gir%C3%B3scopo

Tradução, ampliação e ilustrações:
Iran Carlos Stalliviere Corrêa – Museu de Topografia Prof. Laureano Ibrahim Chaffe, Departamento de Geodésia, IG/UFRGS.

Fig.1 - Giroscópio

O giroscópio é um dispositivo mecânico formadoessencialmente por um corpo com simetria de rotação que gira ao redor de seu eixo de simetria (Fig.1). Quando o giroscópio é submetido a um momento de força que tende a mudar a orientação do eixo de rotação, seu comportamento é aparentemente paradóxico já que o eixo de rotação, em lugar de mudar de direção, como o faria um corpo que não girasse, muda sua orientação para uma direção perpendicular adireção "intuitiva". O giroscópio foi inventado em 1852 por Jean Bernard Léon Foucault (Fig.2), quem também o denominou, montando uma massa rotatória em um suporte de Cardam para um experimento de demonstração da rotação da terra. A rotação já havia sido demonstrada com o pêndulo de Foucault (Fig.3). Entretanto não compreendia o

porquê que a velocidade de rotação do pêndulo era mais lenta quea velocidade de rotação da terra, de um fator “sen(λ)”, onde λ representa a latitude em que se localiza o pêndulo. Se necessitava outro aparato para demonstrar a rotação da terra de forma mais simples. Foucault apresentou assim um aparato capaz de conservar uma rotação suficientemente rápida (150 a 200 voltas por minuto) durante um tempo suficiente (uma dezena de minutos) para que se pudesse fazermedidas. Esta proeza mecânica (para a época) ilustra o talento de Foucault e seu colaborador Froment, em mecânica.

Fig.2 - Jean Bernard Léon Foucault (1819-1868)

Fig.3 - Demonstração da rotação da terra no Pantheon de Paris em 1851.

Foucault também se deu conta de que seu aparato podia servir para indicar o Norte. Em se impedindo certos movimentos do suporte do giroscópio, este se alinhacom o meridiano. Isto permitiu a invenção do girocompasso ou bússola giroscópica (Fig.4).

Fig.4 - Girocompasso ou Bússola Giroscópica

Os giroscópios têm sido utilizados em girocompassos e pilotos automáticos. Os giroscópios também têm sido utilizados para diminuir o balancear de navios, para estabilizar plataformas de tiro e para estabilizar plataformas inerciais, sobre as quais estãofixados captadores de aceleração para a navegação inercial em aviões e mísseis, construídos antes do aparecimento do GPS. O efeito giroscópico é à base do funcionamento dos piões (Fig.5) e do Power Ball (Fig.6), o qual é um dispositivo giroscópico desenhado para exercitar, especialmente, as mãos em fisioterapia, ou para fortalecer, em geral, os diversos músculos da extremidade superior.

Fig.5 –Pião

Fig.6 - Power Ball

Dessa maneira, o giroscópio serve como referência de direção, mas não de posição. Ou seja, é possível movimentar um giroscópio normalmente no espaço sem qualquer trabalho além do necessário para transportar sua massa. A resistência surge contrária as forças que atuem de maneira à rotacionar seu eixo de rotação a qualquer configuração não paralela à sua posição original.Assim, um veículo munido de um giroscópio e sensores apropriados podem medir com precisão qualquer mudança em sua orientação, exceto rotações que ocorram no plano de giro dos discos do giroscópio. Por essa razão, normalmente são utilizados dois giroscópios perpendiculares de modo a integralizar a possibilidade de detecção de variações na orientação.

O efeito giroscópico

Fig.7 - Quando seempurra o lado direito para baixo, este, em lugar de baixar, se move em direção ao observador.

Suponhamos um giroscópio formado por um disco montado sobre um eixo horizontal, ao redor do qual o disco gira livremente a grande velocidade, como se observa na figura 8. Um observador mantém o eixo da esquerda com a mão esquerda e o eixo da direita com a mão direita. Se o observador trata de girar o...
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