Los giroscopios pueden ser unos objetos muy peculiares porque se mueven de maneras muy curiosas y algunas veces parece que desafían a la gravedad. Estas propiedades especiales hacen que los giroscopios sean muy importantes en muchas cosas, desde un simple vehículo que vemos todos los días hasta el avanzado sistema de navegación del transbordador espacial.
Un avión normal usa unos doce giroscopios en muchas de sus funciones, como por ejemplo en el piloto automático. La estación espacial Mir usaba más de diez de estos dispositivos para mantener la orientación al sol, y muchos importantes telescopios espaciales también los usan. Aunque puede sonar raro, un giroscopio es también central a cosas como un simple yo-yo. ¿Cómo funcionan estos elementos?
Si has jugado con giroscopios de juguete, sabrás que pueden hacer muchos trucos que resultan entretenidos e interesantes. Se pueden balancear en una cuerda o en un dedo, pueden realizar movimientos extraños dando vueltas en un eje, y muchas más cosas. Sin embargo, el efecto más interesante es uno llamado precesión. Esto es la parte del giroscopio que desafía a la gravedad. Para mejor comprender de lo que estamos hablando, no hay nada mejor como verlo en un video y conocer el efecto antes de continuar con la explicación. Echa un vistazo a este video y luego comentaremos este efecto tan curioso:
La parte más increíble de este video – y también la parte más interesante del giroscopio – es cuando la rueda de bicicleta es capaz de quedar suspendida en el aire de forma vertical sin ninguna sujeción en uno de los lados (al final del video). ¿Cómo consigue hacer eso? Este efecto se llama precesión. En la mayoría de los casos, la precesión funciona de la siguiente manera.
Si tienes un giroscopio que gira y tratas de rotar el eje que gira, el giroscopio intentará rotar en ángulos rectos contra la fuerza del eje. ¿Por qué un giroscopio hace esta cosa tan rara?
Lo cierto es que sorprende que una rueda de bicicleta (o realmente el eje) pueda quedar suspendido del aire de esa manera. Sin embargo, si piensas en lo que realmente está pasando en las diferentes secciones del giroscopio según está rotando, podrás ver que el comportamiento es completamente normal. Hay que mirar en dos pequeñas secciones según el giroscopio va rotando – la parte superior y la inferior.
Cuando la fuerza es aplicada al eje, la sección superior del giroscopio tratará de moverse a la izquierda, y la parte inferior lo intentará a la derecha. Si el giroscopio no está girando, entonces la rueda simplemente cae como se ve en el video. Si está girando, hay que pensar en lo que pasa en ambas secciones.
La primera ley de Newton sobre el movimiento dice que un cuerpo en movimiento continúa moviéndose a una velocidad constante a no ser que se rompa por una fuerza que rompa el equilibrio. Por lo tanto, la parte superior del giroscopio es movida por la fuerza aplicada al eje y empieza a moverse a la izquierda.
Aquí es cuando entra el efecto de precesión. Las diferentes secciones del giroscopio reciben fuerzas en un punto, pero luego cambia a diferentes posiciones. Cuando la sección superior rota 90 grados a un lado, continúa con su desea de moverse a la izquierda. Lo mismo ocurre con la sección inferior. Gira 90 grados a un lado y quiere moverse a al derecha. Estas fuerzas rotan la rueda en la dirección de precesión. Según los puntos identificados continúan sus rotaciones, sus movimientos originales son cancelados.
Por lo tanto, los ejes del giroscopio cuelgan en el aire y hace esta precesión. Simplemente es una combinación de fuerzas que difieren y se enfrentan. Si lo vemos de esta manera, vemos que la precesión es algo normal que está siguiente las leyes de la física.
