Giroscópios

Um giroscópio é um dispositivo que utiliza o momento angular de um rotor giratório para manter ou medir a orientação de um objeto. Pela propriedade conhecida como rigidez no espaço, o eixo de rotação tende a preservar a direção de seu estado de movimento mesmo quando o dispositivo é movido. Em sensores, a mudança na orientação pode ser inferida pela precessão induzida por torques externos.

Fisicamente, o momento angular é calculado como L = I·ω. Quando um torque τ atua sobre o rotor, a resposta é uma precessão cuja direção é perpendicular ao torque, permitindo detectar rotação ou conservar a orientação do sistema. A sensibilidade depende do momento angular do rotor, da construção e do ambiente.

Existem várias famílias. Os giroscópios mecânicos utilizam um rotor giratório montado em suportes articulados, de forma que o rotor tende a manter seu eixo orientado no espaço. Os giroscópios MEMS são dispositivos minúsculos em que massas vibrantes produzem sinais que indicam rotação, comuns em smartphones, tablets e drones. Em tecnologia óptica, giroscópios utilizam o efeito Sagnac: giroscópios de anel laser (RLG) e giroscópios de fibra óptica (FOG). Já os giroscópios de vibração estrutural (VSG) baseiam-se em estruturas que vibram para detectar movimentos.

Principais aplicações incluem navegação inercial em aeronaves, navios e veículos espaciais, sistemas de atitude de satélites, estabilização de câmeras e plataformas sensoriais, além de sensores de movimento em dispositivos móveis, wearables, robótica e drones. Em muitos sistemas, os giroscópios são combinados com acelerômetros para formar unidades de navegação inercial.

Desvios de viés, variações de temperatura e deriva ao longo do tempo são limitações comuns, exigindo calibração e compensação computacional. Giroscópios MEMS costumam oferecer menor precisão, mas maior custo-benefício, enquanto giroscópios ópticos e mecânicos podem oferecer maior estabilidade. Historicamente, dispositivos que exploram a rotação evoluíram desde o século XIX para sensores sofisticados usados hoje em várias indústrias.