גירוסקופ

גירוסקופ (גם נקרא ג'יירוסקופ, סביבון או בקיצור ג'יירו) הוא מכשיר למדידת כיוון ומהירות זוויתית. זהו גלגל או דיסק שמסתובב וציר הסיבוב שלו חופשי לקבל כל כיוון. בזמן הסיבוב ציר זה כמעט לא משתנה ביחס לחלל, בזכות שימור התנע הזוויתי (תנע זוויתי = המאפיין של גוף מסתובב ששומר על כיוון ומהירות הסיבוב).

הגירוסקופ מכיל רוטור, גלגל מסתובב, שמוחזק במסגרת עם צירים. כשנותנים לרוטור מהירות סיבוב, הציר שלו מתנגד לשינוי כיוון. אם מנסים לכופף את הציר, מופיע מומנט ניצב לכיוון הכוח. תופעה זו נקראת אינרציית הגירוסקופ.

באופן כללי, גופים שומרים על תנועתם אם לא מפעילים כוח חזק לשינוי. כך גם הגירוסקופ: כדי לשנות את כיוון הסיבוב שלו צריך להפעיל מומנט חיצוני.

במכשיר בחוג פתוח הדיסקה מסתובבת במסגרת כמעט חסרת חיכוך. הדיסקה נשארת בזוויתה, והמסגרת נעה ביחס אליה. המדידה מתבצעת כזווית בין הדיסקה למסגרת ביחס למצב התחלתי. מחוגה פשוטה יכולה להראות את הזווית על לוח או לשלוח אות לתיקון אוטומטי של משטחים כמו כנפיים.

בחוג סגור מקבעים את הדיסקה בציר אחד. תגובת הדיסקה יוצרת תנועת תיקון ניצבת לציר המודד. המערכת מפעילה מומנט חיצוני להחזיר את הדיסקה למקום, ועוצמת המומנט תלויה במהירות הזוויתית שנמדדת.

מלבד הגירוסקופ המכנני קיימים סוגים אחרים (שלא פורטו כאן).

גירוסקופים משמשים לשמירה על אופק קבוע ולמדידת זוויות יחסית לכדור הארץ. משתמשים בהם במצלמות, בספינות, ברכב ובמטוסים (אופק מלאכותי). גם פעלולני אופנועים מנצלים תכונות גירוסקופיות לשינוי יציבות והעברת משקל.

גירוסקופ (גם סביבון) הוא גלגל שמסתובב ועמיד בשינוי כיוון. כשגלגל מסתובב, קשה לשנות את כיוון הסיבוב שלו. זאת תכונה שנקראת תנע זוויתי (תנע זוויתי = קשה לשנות משהו שמסתובב).

יש גלגל מסתובב שנקרא רוטור. הגלגל יושב בתוך מסגרת על צירים. כשמניעים את הרוטור, הציר נשאר בכיוון יציב.

כדי לשנות את כיוון הגלגל חייבים לדחוף חזק. אחרת הוא ימשיך להיות בזוויתו.

הדיסקה מסתובבת בתוך מסגרת חלקה. הדיסקה נשארת בזווית, והמסגרת נעה סביבנה. אפשר למדוד את הזווית עם מחוגה.

אם מקבעים את הדיסקה בציר אחד, המערכת מחזירה אותה בעזרת כוח. הכוח תלוי במהירות הסיבוב.

גירוסקופים עוזרים לשמור אופק יציב במטוסים. משתמשים בהם גם במצלמות, בסירות ובאופנועים.