Fyzikální pokus: Gyroskop

Dříve si děti hrály s káčou, dnes je fenoménem tzv. fidget spinner. Co mají tyto hračky společného? Obě fungují na principu gyroskopu a jsou ukázkou toho, jak v praxi funguje zákon zachování momentu hybnosti.

Gyroskop je sestaven ze setrvačníku, který zachovává polohu své osy rotace v inerciálním prostoru. Setrvačník je v podstatě těžké kolo otáčející se v ložiscích s nepatrným třením. Otáčející se setrvačník má moment hybnosti, takže jeho osa bez působení vnějších sil udržuje stále stejný směr. Za vynálezce prvního gyroskopu je označován francouzský fyzik Léon Foucault, který na tomto zařízení v roce 1852 demonstroval rotaci Země. Za gyroskop je však možné označit v podstatě jakékoliv těleso, které má tendenci zachovat svou osu rotace díky svému momentu setrvačnosti. Tomuto jevu se říká gyroskopický efekt a dochází k němu hlavně v případech, kdy je hmotnost setrvačníku soustředěna po obvodu.

Gyroskopem může být například i obyčejné kolo od bicyklu, motorky či jiného dopravního prostředku. Je to tedy zařízení, které dokáže určit svoji orientaci v prostoru. Čím větší průměr rotoru, tím je gyroskopický efekt větší. Gyroskopický efekt se také zvyšuje s otáčkami rotoru – čím větší rychlost, tím je gyroskopický efekt silnější.

Setrvačník bývá obvykle uložen v tzv. Cardanových závěsech, což jsou tři v sobě umístěné prstence. Pro své vlastnosti je hojně využíván například v letectví jako přístroj zvaný umělý horizont, který pilotovi ukazuje polohu letadla vůči zemi, nebo v lodní dopravě jako tzv. gyrokompas, který námořníkům slouží pro určení geografického severního pólu. Setrvačníky také zajišťují stabilizaci a řídí orientaci vesmírných stanic a satelitů.

Další pokusy:

Autor: Naďa Žaludová
Úvodní foto: Použité pomůcky - foto: svoboda