Гіроскоп

Гіроскоп - пристрій, здатний реагувати на зміну орієнтації основи, на якій його встановлено, відносно інерціального простору.
Термін уперше введений Жаном Бернаром Леоном Фуко в його доповіді 1852 року Французькій академії наук. Доповідь було присвячено способам експериментального виявлення обертання Землі в інерціальному просторі. Цим і зумовлено назву «гіроскоп».
У більш традиційному розумінні гіроскоп — пристрій, що містить швидкообертове тверде тіло, яке має три обертальні ступені свободи, тобто можливість обертання навколо трьох взаємно-перпендикулярних осей. Усім відома дитяча іграшка — дзиґа, яка являє собою приклад гіроскопа.
Вісь у тілі (роторі) гіроскопа, навколо якої гіроскопу надано швидкого обертання, називають головною віссю гіроскопа або віссю власного обертання (англ. spin axis).
Гіроскоп має три характерні властивості:
1) стійкість напрямку головної осі в інерціальному просторі, тобто здатність гіроскопа ефективно опиратися зовнішнім діям, які прагнуть змінити напрямок його головної осі у просторі (інерціальному);
2) прецесії: якщо на гіроскоп діє постійний момент сил, який прагне змінити напрямок головної осі, то головна вісь набуває обертання з постійною кутовою швидкістю у площині, яка проходить через головну вісь і вісь прикладеного моменту сил; швидкість цього обертання (прецесії) обернено пропорційна кутовій швидкості власного обертання гіроскопа;
3) нутації: якщо на гіроскоп подіяв ударний імпульс сил, який прагне змістити напрямок його головної осі, то головна вісь починає здійснювати коливання (з великою частотою і вельми малою амплітудою), описуючи у просторі конічну поверхню з вершиною у точці підвісу; частота нутації прямо, а амплітуда нутації обернено пропорційні величині власної кутової швидкості гіроскопа.
Усі ці властивості суттєво визначаються величиною кутової швидкості власного обертання гіроскопа та його моментом інерції.
Сучасні гіроскопи ґрунтуються на вимірюванні вібраційних та хвильових параметрів резонаторів різних типів (механічних, оптичних тощо). Принципи їхньої дії ґрунтуються на ефектах Саньяка, Фермі, Брайана (інерції стоячих хвиль у пружному кільці та у осесиметричних оболонках), ефекті інерції поляризації пружних хвиль зсуву тощо.
Прилади, що використовують властивості гіроскопа, застосовуються в ряді галузей науки і техніки, зокрема в системах навігації і системах керування рухомих транспортних засобів (суден, літальних і космічних апаратів, ракет, торпед тощо).

Джерела:

Лазарєв Ю. Ф. (2013). Підручник “Основи теорії чутливих елементів систем орієнтації”.

Гіроскоп. (2006). Універсальний словник-енциклопедія.