Gyroscopen lijken zich misschien op een heel vreemde manier te gedragen, maar een studie van hun onderliggende fysica laat zien dat ze op een zeer logische en voorspelbare manier op de buitenwereld reageren. De sleutel tot het begrijpen van gyroscopen is het begrijpen van het concept van impulsmoment. Dit is vergelijkbaar met zijn lineaire tegenhanger, maar met enkele opmerkelijke verschillen.
Lineair momentum wordt door de meeste mensen goed begrepen. Een object dat in beweging is, heeft de neiging dit met dezelfde richting en snelheid te blijven doen, tenzij er een kracht van buitenaf op inwerkt. Wanneer dit gebeurt, verandert de snelheid of richting op een intuïtieve manier.
Het impulsmoment is vergelijkbaar, maar de vector die de richting vertegenwoordigt, is uitgelijnd met de spin-as. Wanneer een kracht op een ronddraaiend object inwerkt, werkt deze op deze vector net zoals in een lineair geval. Het verschil is dat de resulterende impulsverandering niet in de richting van de kracht is, maar loodrecht op zowel deze als de impulsvector.
Elk ronddraaiend object zal gyroscopische kenmerken aannemen, maar het effect wordt geaccentueerd als het object wordt gemaakt met meer massa die verder van de spin-as is geconcentreerd. Dit geeft het draaiende object meer impulsmoment. De meest efficiënte gyroscoopontwerpen gebruiken een zwaardere en meer geconcentreerde massa die in evenwicht is rond een draaipunt met lage wrijving.
De primaire kwaliteit van een gyroscoop is dat deze stabiel is. Als een gryo eenmaal is rondgedraaid, heeft deze de neiging om in dezelfde richting te blijven en elke kracht die wordt uitgeoefend om de spin-as te heroriënteren, wordt met een weerstandskracht geconfronteerd. Dit staat bekend als behoud van impulsmoment. Net zoals een snel rijdende auto de neiging heeft om zijn weg te vervolgen tenzij een overweldigende kracht zijn momentum verandert, probeert een tol te blijven draaien met zijn as in dezelfde richting gericht.
Gyroscopen worden veel gebruikt als instrumenten in traagheidsreferentie-apparaten. Ze zijn te vinden in vliegtuigen, raketten en satellieten. Gyroscopische effecten worden ook gevonden in meer algemene objecten. Zij zijn verantwoordelijk voor de stabiliteit van een rijdende fiets en een draaiende jojo.
Het meest unieke kenmerk van een gyroscoop is de precessie, die het apparaat zijn schijnbare vermogen geeft om de zwaartekracht te trotseren. De beweging die elke kracht tegengaat die probeert de spin-as opnieuw uit te lijnen, wordt zo gericht dat de gyro rechtop blijft. In plaats van om te vallen door de zwaartekracht, herstelt het zich door zijwaarts te bewegen.
