Experimentos Física

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• Sólido Rígido

Explicación y Teoría

Sobre el giroscopio, en todo momento, actúa la fuerza de gravedad. Supongamos que esta fuerza actúa en dirección -z, y que el eje del giroscopio se encuentra alineado con este (en un sistema en el plano xy es paralelo al suelo, z es perpendicular a este). El girsocopio girando posee momentum angular principalmente en direccion +z, luego, al estar un poco inclinado, existe una componente en x. La fuerza de gravedad genera un torque sobre el giroscopio, este torque se encuentra en el eje y (regla de la mano derecha), por lo tanto, como

 

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Tenemos que este torque, en el eje y, busca aumentar el momentum angular del giroscopio en el tal eje. Es decir, para un pequeño intervalo de tiempo se tiene que:

 

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Luego, si el giroscopio no se encuentra girando inicialmente (Momentum angular inicial igual a 0), el momentum angular un instante después tiene que ir únicamente en la dirección y. Es decir, el giroscopio cae como un péndulo con el eje y como eje de rotación.

 

Sin embargo, si el girosopio comienza rotando, tendrá un cierto momentum angular inicial en el plano xy, supongamos que específicamente en el eje x. Entonces, parte del momentum angular inicial va en dirección x, pero el torque sigue yendo en dirección y. La única forma de hacer que se incremente el momentum angular en la dirección y, es haciendo que el girosopio rote con respecto al eje z. Así, el momentum angular inicial que se encontraba en dirección x, en un instante después tendrá una pequeña componente en el eje y, aumentando así el momentum angular en dicho eje. A este fenómeno se le llama precesión giroscópica.

 

El girosopio, al estar rotando, no cae ya que si se inclinara un poco, disminuiría considerablemente el momentum angular en el eje z. Sin embargo, no existe ningún torque en este eje para poder variar su momentum angular, solo se tiene el torque del peso en dirección y. Por lo tanto lo único que puede hacer es rotar en el eje z.

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En el caso del giroscopio más grande, ocurre el mismo fenómeno pero como condición inicial posee el momentum angular en el plano xy. Y el giroscopio con base nuevamente el mismo fenómeno, aplicar una fuerza en una dirección, se traduce en un torque y finalmente en un movimiento en otra dirección. Una vez alineado el spin del giroscopio con la dirección del torque, rota libremente como cualquier cuerpo haría.