قد يبدو أن الجيروسكوبات تتصرف بطريقة غريبة للغاية ، لكن دراسة في الفيزياء الأساسية الخاصة بها تظهر أنها تتفاعل مع العالم الخارجي بطرق منطقية للغاية ويمكن التنبؤ بها. مفتاح فهم الجيروسكوبات هو فهم مفهوم الزخم الزاوي. هذا مشابه لنظيره الخطي ولكن مع بعض الاختلافات الملحوظة.
إن الزخم الخطي مفهوم جيدًا من قبل معظم الناس. يميل الجسم المتحرك إلى الاستمرار في القيام بذلك بنفس الاتجاه والسرعة ما لم يتم التصرف به بواسطة قوة خارجية. عندما يحدث هذا ، تتغير السرعة أو الاتجاه بطريقة بديهية.
الزخم الزاوي متشابه لكن المتجه الذي يمثل اتجاهه يتماشى مع محور الدوران. عندما تؤثر قوة ما على جسم يدور ، فإنها تعمل على هذا المتجه تمامًا كما تفعل في حالة خطية. الفرق هو أن تغير الزخم الناتج ليس في اتجاه القوة ولكن في الزوايا القائمة لكل من القوة ومتجه الزخم.
سيكتسب أي جسم دوار خصائص جيروسكوبية ولكن التأثير يزداد إذا كان الجسم مصنوعًا بكتلة أكبر تتركز أكثر من محور الدوران. هذا يعطي الجسم الدوار المزيد من الزخم الزاوي. تستخدم تصميمات الجيروسكوب الأكثر كفاءة كتلة أثقل وأكثر تركيزًا ومتوازنة حول نقطة محورية منخفضة الاحتكاك.
الجودة الأساسية للجيروسكوب هي أنها مستقرة. بمجرد أن يتم نسج gryo ، فإنه يميل إلى البقاء في نفس الاتجاه وأي قوة مطبقة لإعادة توجيه محور الدوران تقابل بقوة مقاومة. يُعرف هذا باسم الحفاظ على الزخم الزاوي. تمامًا كما تميل السيارة المسرعة إلى الاستمرار في مسارها ما لم تغير قوة ساحقة زخمها ، تحاول القمة الدوارة الاستمرار في الدوران مع توجيه محورها في نفس الاتجاه.
تستخدم الجيروسكوبات على نطاق واسع كأدوات في الأجهزة المرجعية بالقصور الذاتي. يمكن العثور عليها في الطائرات والصواريخ والأقمار الصناعية. توجد التأثيرات الجيروسكوبية أيضًا في الكائنات الأكثر شيوعًا. هم مسؤولون عن ثبات الدراجة المتحركة ويويو الدوار.
الميزة الأكثر تميزًا للجيروسكوب هي الاستباقية ، والتي تمنح الجهاز قدرته الواضحة على تحدي الجاذبية. يتم توجيه الحركة التي تتصدى لأي قوة تحاول إعادة محاذاة محور الدوران بحيث يظل الدوران في وضع مستقيم. بدلاً من السقوط من قوة الجاذبية ، فإنها تقوى نفسها بالتحرك جانبياً.