¿Que es un giroscopio?
El giróscopo o giroscopio (del griego σκοπέω, skopeo, ‘ver’ y γῦρος, giros, ‘giro’) es un dispositivo mecánico que sirve para medir, mantener o cambiar la orientación en el espacio de algún aparato o vehículo.
Está formado esencialmente por un cuerpo con simetría de rotación que gira alrededor del eje de dicha simetría. Cuando el giróscopo se somete a un momento de fuerza que tiende a cambiar la orientación de su eje de rotación, tiene un comportamiento aparentemente paradójico, ya que cambia de orientación (o experimenta un momento angular en todo caso, si está restringido) girando respecto de un tercer eje, perpendicular tanto a aquel respecto del cual se lo ha empujado a girar, como a su eje de rotación inicial. Si está montado sobre un soporte de Cardano que minimiza cualquier momento angular externo, o si simplemente gira libre en el espacio, el giróscopo conserva la orientación de su eje de rotación ante fuerzas externas que tiendan a desviarlo mejor que un objeto no giratorio; se desvía mucho menos, y en una dirección diferente.
Presenta, por tanto, dos propiedades fundamentales: la inercia giroscópica o "rigidez en el espacio" y la precesión, que es la inclinación del eje en ángulo recto ante cualquier fuerza que tienda a cambiar el plano de rotación. Estas propiedades se manifiestan a todos los cuerpos en rotación, incluida la Tierra. El término giróscopo se aplica generalmente a objetos esféricos o en forma de disco montados sobre un eje, de forma que puedan girar libremente en cualquier dirección; estos instrumentos se emplean para demostrar las propiedades anteriores, para indicar movimientos en el espacio, o para producirlos.
Este fenómeno físico, el efecto giroscópico, puede observarse fácil y cotidianamente en peonzas, o monedas lanzadas a rodar, por ejemplo, aunque por supuesto, cualquier objeto giratorio funciona en cierto modo, como giróscopo. El giro en vuelo impartido por el jugador a un balón de rugby, o el de una bala disparada desde un arma de ánima rayada para estabilizar su trayectoria son ejemplos de aplicación del efecto.
Energía cinética
Te explicamos qué es la energía cinética. Además, la diferencia entre energía potencial y energía cinética, y algunos ejemplos.
La energía cinética es aquella energía que posee un cuerpo o sistema debido a su movimiento.
La física la define como la cantidad de trabajo realizado por todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo con una masa determinada, necesario para acelerarlo desde una velocidad inicial hasta otra velocidad final. Una vez alcanzada dicha velocidad, según la Ley de la inercia, la cantidad de energía cinética acumulada permanecerá constante, es decir, no variará, a menos que otra fuerza nuevamente actúe sobre el cuerpo, ejerciendo un trabajo sobre él, cambiando su velocidad y, por lo tanto, su energía cinética.
La energía cinética a menudo se representa con el símbolo Ec (puede ser E+ o E–, dependiendo del caso), aunque a veces también se utilicen los símbolos T o K. Suele expresarse en Joules (J).
Es posible determinar la energía cinética de un objeto mediante diversas fórmulas en la mecánica clásica, tales como: Ec = (m.v2) / 2 donde m es la masa (Kg) del objeto y v su velocidad (m/s). Así, 1 J = 1Kg.1m2/s2.
La cinética, como cualquier otro tipo de energía, puede convertirse en calor y en otras formas de energía.
Diferencia entre energía potencial y energía cinética
La energía cinética (Ec) y la energía potencial (Ep), sumadas, componen la energía mecánica (Em) de un objeto o sistema. Sin embargo, se distinguen en que mientras la primera atañe a los cuerpos en movimiento, la segunda tiene que ver con el monto de energía acumulado dentro de un objeto en reposo.
Dicho así, la energía potencial depende de cómo esté posicionado el objeto o sistema respecto al campo de fuerzas a su alrededor, mientras que la cinética tiene que ver con los movimientos que emprenda.
Existen tres tipos de energía potencial:
Energía potencial gravitatoria. Está vinculada con la altura a la que estén los objetos y la atracción de la gravedad sobre sus ellos.
Energía potencial elástica. Tiene que ver con la tendencia de ciertos objetos a recuperar su forma original, una vez que han sido obligados por una fuerza externa a abandonarla (por ejemplo, los resortes).
Energía potencial eléctrica. Se define como el trabajo negativo hecho por la fuerza electrostática para mover una carga desde una posición inicial a otra final.
El movimiento circular uniforme (MCU) es aquel en el que un objeto se desplaza sobre una trayectoria circular con una velocidad angular constante, lo que significa que recorre arcos de circunferencia iguales en intervalos de tiempo iguales, manteniendo una rapidez constante a lo largo de la trayectoria. Aunque la rapidez es constante, la velocidad cambia continuamente en dirección, ya que siempre es tangente a la trayectoria circular.
Actividad:
1) Pasar por eje de giro un hilo tirando del mismo para generar que el giroscopio empiece girar y apoyar sobre la base.
2)Pasar por eje de giro un hilo tirando del mismo para generar que el giroscopio empiece girar y apoyar el giroscopio sobre la mesa.
3)Pasar por eje de giro un hilo tirando del mismo para generar que el giroscopio empiece girar y rotar sobre su eje y apoyar en la mesa.
Preguntas:
1) ¿Qué sucede cuando un elemento gira a velocidad constante cual es su comportamiento? ¿El mismo posee energía cinética o potencial? Justifique su respuesta.
2) Según lo visto en clases anteriores en la formula del peso P = M g
donde P es peso en ( Newton) , M es masa ( kilogramos) y g es gravedad ( metro/ segundo al cuadrado). El peso y la gravedad tienen a acercar los objetos al centro de la tierra.
En base a lo observado en la actividad cuando el objeto gira a velocidad constante sucede esto: ¿ Se cae o se genera una fuerza que lo evita?. Justifique y describa lo visto.
3) ¿Por qué cree que se utilizan este tipo de dispositivos y cual es su utilidad en la vida real?
