Gyroskope scheinen sich sehr seltsam zu verhalten, aber eine Untersuchung ihrer zugrunde liegenden Physik zeigt, dass sie auf sehr logische und vorhersehbare Weise auf die Außenwelt reagieren. Der Schlüssel zum Verständnis von Gyroskopen liegt darin, das Konzept des Drehimpulses zu verstehen. Dies ähnelt seinem linearen Gegenstück, jedoch mit einigen bemerkenswerten Unterschieden.
Lineares Momentum wird von den meisten Menschen gut verstanden. Ein sich bewegendes Objekt neigt dazu, dies mit der gleichen Richtung und Geschwindigkeit zu tun, es sei denn, es wird von einer äußeren Kraft darauf eingewirkt. In diesem Fall ändert sich die Geschwindigkeit oder Richtung auf intuitive Weise.
Der Drehimpuls ist ähnlich, aber der Vektor, der seine Richtung darstellt, ist an der Drehachse ausgerichtet. Wenn eine Kraft auf ein sich drehendes Objekt einwirkt, wirkt sie auf diesen Vektor wie in einem linearen Fall. Der Unterschied besteht darin, dass die resultierende Impulsänderung nicht in Richtung der Kraft erfolgt, sondern quer dazu und zum Impulsvektor.
Jedes sich drehende Objekt nimmt gyroskopische Eigenschaften an, aber der Effekt wird akzentuiert, wenn das Objekt mit mehr Masse hergestellt wird, die weiter von der Rotationsachse konzentriert ist. Dadurch erhält das sich drehende Objekt mehr Drehimpuls. Die effizientesten Gyroskop-Designs verwenden eine schwerere und konzentriertere Masse, die um einen Drehpunkt mit geringer Reibung ausbalanciert ist.
Die primäre Eigenschaft eines Gyroskops ist, dass es stabil ist. Sobald ein Gryo gedreht wird, neigt er dazu, in der gleichen Ausrichtung zu bleiben, und jede Kraft, die zur Neuausrichtung der Drehachse aufgebracht wird, wird mit einer Widerstandskraft konfrontiert. Dies wird als Drehimpulserhaltung bezeichnet. So wie ein rasendes Auto dazu neigt, seinen Weg fortzusetzen, wenn keine überwältigende Kraft seinen Schwung ändert, versucht ein Kreisel, sich mit seiner Achse in die gleiche Richtung zu drehen.
Gyroskope werden häufig als Instrumente in Trägheitsreferenzgeräten verwendet. Sie sind in Flugzeugen, Raketen und Satelliten zu finden. Kreiseleffekte finden sich auch bei häufigeren Objekten. Sie sind für die Stabilität eines fahrenden Fahrrads und eines sich drehenden Jojos verantwortlich.
Die einzigartigste Eigenschaft eines Gyroskops ist die Präzession, die dem Gerät seine scheinbare Fähigkeit verleiht, der Schwerkraft zu trotzen. Die Bewegung, die jeder Kraft entgegenwirkt, die versucht, die Spinachse neu auszurichten, ist so gerichtet, dass der Kreisel aufrecht bleibt. Anstatt durch die Schwerkraft umzufallen, richtet es sich auf, indem es sich seitwärts bewegt.
