Τα γυροσκόπια φαίνεται να συμπεριφέρονται με πολύ περίεργο τρόπο, αλλά μια μελέτη της υποκείμενης φυσικής τους δείχνει ότι αντιδρούν στον εξωτερικό κόσμο με πολύ λογικούς και προβλέψιμους τρόπους. Το κλειδί για την κατανόηση των γυροσκοπίων είναι η κατανόηση της έννοιας της γωνιακής ορμής. Αυτό είναι παρόμοιο με το γραμμικό αντίστοιχό του, αλλά με κάποιες αξιοσημείωτες διαφορές.
Η γραμμική ορμή είναι κατανοητή από τους περισσότερους ανθρώπους. Ένα αντικείμενο που κινείται τείνει να συνεχίζει να το κάνει με την ίδια κατεύθυνση και ταχύτητα, εκτός εάν επιδρά από εξωτερική δύναμη. Όταν συμβαίνει αυτό, η ταχύτητα ή η κατεύθυνση αλλάζουν διαισθητικά.
Η γωνιακή ορμή είναι παρόμοια, αλλά το διάνυσμα που αντιπροσωπεύει την κατεύθυνσή του είναι ευθυγραμμισμένο με τον άξονα περιστροφής. Όταν μια δύναμη ενεργεί σε ένα περιστρεφόμενο αντικείμενο, ενεργεί σε αυτόν τον φορέα όπως ακριβώς σε μια γραμμική περίπτωση. Η διαφορά είναι ότι η προκύπτουσα αλλαγή ορμής δεν είναι προς την κατεύθυνση της δύναμης αλλά σε ορθή γωνία τόσο προς αυτήν όσο και του διανύσματος ορμής.
Κάθε περιστρεφόμενο αντικείμενο θα έχει γυροσκοπικά χαρακτηριστικά, αλλά το αποτέλεσμα τονίζεται εάν το αντικείμενο κατασκευάζεται με μεγαλύτερη μάζα που συγκεντρώνεται περαιτέρω από τον άξονα περιστροφής. Αυτό δίνει στο περιστρεφόμενο αντικείμενο πιο γωνιακή ορμή. Τα πιο αποτελεσματικά σχέδια γυροσκοπίου χρησιμοποιούν βαρύτερη και πιο συγκεντρωμένη μάζα που είναι ισορροπημένη σε σημείο περιστροφής χαμηλής τριβής.
Η κύρια ποιότητα ενός γυροσκοπίου είναι ότι είναι σταθερή. Μόλις ένα γρύο περιστραφεί, τείνει να παραμείνει στον ίδιο προσανατολισμό και κάθε δύναμη που ασκείται για αναπροσανατολισμό του άξονα περιστροφής συναντάται με μια αντίσταση. Αυτό είναι γνωστό ως διατήρηση της γωνιακής ορμής. Ακριβώς όπως ένα επιταχυνόμενο αυτοκίνητο τείνει να συνεχίζει στο μονοπάτι του, εκτός αν μια συντριπτική δύναμη αλλάξει την ορμή της, μια περιστρεφόμενη κορυφή προσπαθεί να συνεχίσει να περιστρέφεται με τον άξονα προσανατολισμένο στην ίδια κατεύθυνση.
Τα γυροσκόπια χρησιμοποιούνται εκτενώς ως όργανα σε αδρανειακές συσκευές αναφοράς. Μπορούν να βρεθούν σε αεροπλάνα, πυραύλους και δορυφόρους. Γυροσκοπικά εφέ βρίσκονται επίσης σε πιο κοινά αντικείμενα. Είναι υπεύθυνοι για τη σταθερότητα ενός κινούμενου ποδηλάτου και ενός περιστρεφόμενου yo-yo.
Το πιο μοναδικό χαρακτηριστικό ενός γυροσκοπίου είναι η μετάπτωση, η οποία δίνει στη συσκευή την προφανή ικανότητά της να αψηφά τη βαρύτητα. Η κίνηση που εξουδετερώνει κάθε δύναμη που προσπαθεί να ευθυγραμμίσει ξανά τον άξονα περιστροφής κατευθύνεται έτσι ώστε το γυροσκόπιο να παραμείνει όρθιο. Αντί να πέφτει από τη δύναμη της βαρύτητας, δικαιούται να κινείται προς τα πλάγια.