Was ist gyroskop?

Gyroskop

Ein Gyroskop, auch Kreisel genannt, ist ein rotationssymmetrischer Körper, der sich um seine eigene Achse dreht und dadurch eine hohe Stabilität in seiner räumlichen Orientierung aufweist. Dieser Effekt wird durch den Drehimpulserhaltungssatz erklärt.

Grundprinzipien:

• Drehimpulserhaltung: Der <a href="https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Drehimpulserhaltung">Drehimpuls</a> eines rotierenden Körpers bleibt konstant, solange keine äußeren Drehmomente wirken. Das bedeutet, dass das Gyroskop seine Drehachse beibehält.
• Präzession: Wirkt ein Drehmoment auf ein rotierendes Gyroskop, so führt es eine Präzessionsbewegung aus. Das bedeutet, dass sich die Drehachse des Gyroskops um eine andere Achse dreht.
• Nutation: Zusätzlich zur Präzession kann ein Gyroskop auch eine Nutationsbewegung ausführen, eine Art "Nickbewegung" der Drehachse.

Anwendungen:

Gyroskope werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter:

• Navigation: In <a href="https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Navigation">Navigationssystemen</a> von Schiffen, Flugzeugen, Raketen und Satelliten, um die Orientierung und den Kurs zu bestimmen.
• Stabilisierung: In Kameras, Videokameras und anderen Geräten, um Verwacklungen zu reduzieren und ein stabiles Bild zu gewährleisten (<a href="https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Stabilisierung">Stabilisierung</a>).
• Kreiselkompasse: Zur Bestimmung der geografischen Nordrichtung, unabhängig von Magnetfeldern.
• Trägheitsnavigationssysteme (INS): In Kombination mit Beschleunigungssensoren zur genauen Positionsbestimmung ohne externe Referenzen.
• Spielzeug: Kreisel sind auch beliebte Spielzeuge, die die Prinzipien der Drehimpulserhaltung demonstrieren.
• Robotik: Für die <a href="https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Robotik">Robotik</a> werden sie genutzt, um die Orientierung und Stabilität von Robotern zu gewährleisten.

Arten von Gyroskopen:

• Mechanische Gyroskope: Klassische Gyroskope mit einem rotierenden Rotor.
• Ringlasergyroskope (RLG): Verwenden Laserstrahlen, die in entgegengesetzter Richtung in einem Ring laufen, um Drehbewegungen zu messen.
• Faseroptische Gyroskope (FOG): Ähnlich wie RLGs, verwenden aber Lichtwellenleiter anstelle von Lasern.
• Mikroelektromechanische Systeme (MEMS) Gyroskope: Kleine, kostengünstige Gyroskope, die auf mikroelektronischen Bauelementen basieren und in Smartphones und anderen tragbaren Geräten weit verbreitet sind.

Wichtige Kenngrößen:

• Drift: Die langsame Abweichung der Gyroskopachse von ihrer ursprünglichen Orientierung.
• Genauigkeit: Die Fähigkeit des Gyroskops, Drehbewegungen präzise zu messen.
• Empfindlichkeit: Die kleinste Drehbewegung, die das Gyroskop erfassen kann.