giroscopi

I giroscopi sono dispositivi che sfruttano il momento angolare per misurare o mantenere l’orientamento di un sistema. Un giroscopio tipico comprende un rotore ad alta velocità montato su supporti che ne permettono l’asse di rotazione di muoversi liberamente. Secondo il principio della conservazione del momento angolare, una variazione dell’orientazione del rotore provoca una precessione dell’asse piuttosto che una rotazione immediata nella direzione dell’impulso applicato.

Principio di funzionamento: L = I ω. Quando viene applicato un torque τ sul vettore di momento angolare, l’asse si sposta per via della precessione, con una velocità approssimata di Ω ≈ τ / L. Questo rende i giroscopi particolarmente stabili di fronte a perturbazioni esterne.

Tipi principali: giroscopi meccanici a rotore con gimbal, che forniscono stabilizzazione; giroscopi di velocità o a vibrazione che misurano direttamente la velocità angolare; giroscopi ottici come ring laser e fiber optic che sfruttano l’effetto Sagnac; giroscopi MEMS, piccoli e diffusi in dispositivi moderni; giroscopi quantistici in fase di ricerca basati su interferometria atomica.

Applicazioni: navigazione e controllo di veicoli aerei, navali e spaziali; stabilizzazione di piattaforme, fotocamere e sistemi di immagini; insieme ad accelerometri in unità di misura inerziale (IMU) in smartphone, droni e veicoli autonomi.

Storia: il termine giroscopio fu coniato nel 1852 dal fisico francese Foucault, che lo utilizzò per evidenziare la rotazione terrestre; nel XX secolo i giroscopi meccanici sono stati progressivamente sostituiti da dispositivi ottici e MEMS sempre più diffusi.