Giroscopurile pot părea să se comporte într-un mod foarte ciudat, dar un studiu al fizicii lor de bază arată că reacționează la lumea externă în moduri foarte logice și predictibile. Cheia înțelegerii giroscopului este înțelegerea conceptului de impuls unghiular. Acest lucru este similar cu omologul său liniar, dar cu unele diferențe notabile.
Momentul liniar este bine înțeles de majoritatea oamenilor. Un obiect care se mișcă tinde să o facă în continuare cu aceeași direcție și viteză, cu excepția cazului în care este acționat de o forță exterioară. Când se întâmplă acest lucru, viteza sau direcția se schimbă într-un mod intuitiv.
Momentul unghiular este similar, dar vectorul care îi reprezintă direcția este aliniat cu axa de rotire. Când o forță acționează asupra unui obiect care se rotește, acționează asupra acestui vector la fel cum ar fi într-un caz liniar. Diferența este că schimbarea de impuls rezultată nu este în direcția forței, ci în unghi drept atât față de ea, cât și de vectorul de impuls.
Orice obiect care se rotește va avea caracteristici giroscopice, dar efectul este accentuat dacă obiectul este realizat cu mai multă masă care este concentrată mai departe de axa de rotație. Acest lucru conferă obiectului care se învârte un impuls mai unghiular. Cele mai eficiente modele de giroscop utilizează o masă mai grea și mai concentrată, care este echilibrată în jurul unui punct de pivot cu frecare redusă.
Calitatea primară a unui giroscop este că este stabilă. Odată ce un gryo este rotit, acesta tinde să rămână în aceeași orientare și orice forță aplicată pentru reorientarea axei de rotire este întâmpinată cu o forță rezistivă. Aceasta este cunoscută sub numele de conservarea impulsului unghiular. Așa cum o mașină cu viteză tinde să-și continue drumul, cu excepția cazului în care o forță copleșitoare își schimbă impulsul, un vârf rotativ încearcă să se rotească în continuare cu axa orientată în aceeași direcție.
Giroscopurile sunt utilizate pe scară largă ca instrumente în dispozitivele de referință inerțiale. Ele pot fi găsite în avioane, rachete și sateliți. Efectele giroscopice se găsesc și în obiecte mai frecvente. Aceștia sunt responsabili pentru stabilitatea unei biciclete în mișcare și a unui yo-yo rotitor.
Cea mai unică caracteristică a unui giroscop este precesiunea, care conferă dispozitivului capacitatea aparentă de a sfida gravitația. Mișcarea care contracarează orice forță care încearcă să realinieze axa de rotație este direcționată astfel încât giroscopul să rămână vertical. În loc să cadă din forța gravitațională, se îndreptățește deplasându-se lateral.