Gyroscopen kunnen zich op een heel vreemde manier gedragen, maar een studie van hun onderliggende fysica laat zien dat ze op heel logische en voorspelbare manieren op de externe wereld reageren. De sleutel tot het begrijpen van gyroscopen is het begrijpen van het concept van impulsmoment. Dit is vergelijkbaar met zijn lineaire tegenhanger, maar met enkele opvallende verschillen.

Momentum begrijpen

Lineair momentum wordt door de meeste mensen goed begrepen. Een voorwerp dat beweegt, neigt dit te blijven doen met dezelfde richting en snelheid, tenzij het wordt beïnvloed door een kracht van buitenaf. Wanneer dit gebeurt, verandert de snelheid of richting op een intuïtieve manier.

Het impulsmoment is vergelijkbaar, maar de vector die de richting aangeeft, is uitgelijnd met de draaias. Wanneer een kracht inwerkt op een draaiend object, werkt deze op deze vector precies zoals in een lineair geval. Het verschil is dat de resulterende momentumverandering niet in de richting van de kracht is maar haaks op zowel deze als de momentumvector.

Gyro-constructie

Elk draaiend object krijgt gyroscopische kenmerken maar het effect wordt geaccentueerd als het object gemaakt is met meer massa die verder van de draaias is geconcentreerd. Dit geeft het draaiende object meer impulsmoment. De meest efficiënte gyroscoopontwerpen gebruiken een zwaardere en meer geconcentreerde massa die is uitgebalanceerd rond een draaipunt met lage wrijving.

Stabiliteit

De primaire kwaliteit van een gyroscoop is dat deze stabiel is. Als een gryo eenmaal is rondgedraaid, heeft deze de neiging om in dezelfde richting te blijven en wordt elke kracht uitgeoefend die wordt toegepast om de draaias te heroriënteren met een weerstandskracht. Dit staat bekend als behoud van impulsmoment. Net zoals een snel rijdende auto de neiging heeft zijn weg te vervolgen, tenzij een overweldigende kracht zijn moment verandert, probeert een draaiende tol te blijven draaien met zijn as in dezelfde richting georiënteerd.

Gebruiken

Gyroscopen zijn op grote schaal gebruikt als instrumenten in traagheidsreferentietoestellen. Ze zijn te vinden in vliegtuigen, raketten en satellieten. Gyroscopische effecten worden ook gevonden in meer algemene objecten. Ze zijn verantwoordelijk voor de stabiliteit van een bewegende fiets en een draaiende jojo.

Precessie

De meest unieke eigenschap van een gyroscoop is precessie, die het apparaat zijn schijnbare vermogen geeft om de zwaartekracht te trotseren . De beweging die elke kracht die de draaias tracht af te stellen tegenwerkt, wordt zo gericht dat de gyro rechtop blijft staan. In plaats van omvallen door de zwaartekracht, neemt het zichzelf over door opzij te bewegen.