Por Kevin Beck — Actualizado el 24 de marzo de 2022
Imágenes atómicas/DigitalVision/GettyImages
Un giroscopio, a menudo abreviado como "giroscopio", es un sensor inercial que mantiene la orientación de una masa en rotación a pesar de las fuerzas externas. Su principio básico es que una rueca resiste los cambios en su eje de rotación, una propiedad que sustenta la navegación en aviones, naves espaciales y muchos dispositivos de consumo.
El primer giroscopio práctico se remonta a 1852, cuando el físico francés Léon Foucault utilizó una rueca para demostrar la rotación de la Tierra. Al aislar la rueda de la influencia de la gravedad, Foucault demostró que cualquier cambio en el eje de la rueda era causado únicamente por el giro de la Tierra.
En el corazón de un giroscopio hay un disco o rotor pesado que gira rápidamente. Este rotor está montado sobre una serie de cardanes (aros sostenidos por rodamientos de bolas) que le permiten girar libremente en tres dimensiones. La combinación de masa, velocidad y soporte multieje proporciona al dispositivo un momento angular elevado, que contrarresta los pares externos.
Cuando un par externo (como un giro repentino en un automóvil o un cambio en una nave espacial) intenta inclinar el rotor, los cardanes redistribuyen la fuerza para que el eje del rotor permanezca fijo en relación con el marco inercial. Este efecto "estabilizador" es esencial para mantener una orientación precisa en vehículos en movimiento.
Una de las aplicaciones más famosas es el Telescopio Espacial Hubble, que utiliza seis giroscopios de alta velocidad que giran a 19.200 rpm (320 rev/s). Estos instrumentos dependen de cojinetes de gas para lograr una rotación casi sin fricción, lo que permite al Hubble fijar estrellas y mantener una línea de visión estable para misiones prolongadas.
Mientras que un giroscopio mide la aceleración angular, un acelerómetro captura la aceleración lineal y un magnetómetro detecta campos magnéticos. Juntos, estos sensores inerciales proporcionan datos de movimiento completos para sistemas de navegación, cascos de realidad virtual y aplicaciones para teléfonos inteligentes.
El momento angular (L =Iω) cuantifica la resistencia al cambio de un rotor. La inercia (I) no es una fuerza; es una propiedad de la masa y la geometría. Esta distinción es la razón por la que los giroscopios son apreciados por su estabilidad pasiva:no se necesita energía externa para mantener la orientación.
Desde guiar aviones durante el vuelo hasta estabilizar drones en condiciones de viento, los giroscopios son indispensables. También potencian la tecnología cotidiana:las cámaras de los teléfonos inteligentes estabilizan automáticamente los videos, los controladores de juegos rastrean el movimiento e incluso los giroscopios de juguete para niños se deleitan con su gracia giratoria.
