Un giroscopio e costituito da un corpo solido di forma toroidale, rotante (rotore), dotato di elevata velocita angolare rispetto ad un asse, definito asse di rotazione, coincidente con l'asse di simmetria del rotore.
Questo "corpo solido rotante" e montato su una "sospensione cardanica", avente la funzione di permettere al suo asse di assumere tutti gli orientamenti possibili nello spazio con il vincolo che il centro di gravita del rotore coincida con l'intersezione dei tre assi della sospensione cardanica.
| Componente | Nome Inglese | Funzione |
|---|---|---|
| Telaio del giroscopio | Gyroscope frame | Struttura esterna di supporto |
| Asse di rotazione | Spin axis | Asse attorno cui ruota il rotore |
| Sospensione cardanica | Gimbal | Permette liberta di movimento |
| Corpo rotante | Rotor | Massa rotante ad alta velocita |
| Configurazione | Gradi di Liberta | Descrizione |
|---|---|---|
| Rotore e supporto interno | 1 grado di liberta | Solo rotazione attorno all'asse di rotazione |
| Rotore con supporto interno ed intermedio | 2 gradi di liberta | Rotazione + oscillazione su un piano |
| Rotore con supporto interno, intermedio ed esterno | 3 gradi di liberta | Giroscopio tipico - liberta completa |
Una volta messo in rotazione il giroscopio, cosi costruito, ha 3 gradi di liberta e mantiene il piano di rotazione iniziale quale che sia il movimento della base.
L'asse di rotazione della massa rotante rimane fisso nella medesima direzione iniziale, anche in presenza di forze esterne che tendono a cambiarne la direzione.
Si parla di INERZIA GIROSCOPICA.
Nel caso in cui l'asse X di rotazione sia forzato da una forza esterna F a cambiare la sua direzione, il corpo reagisce con una rotazione (PRECESSIONE) nel piano perpendicolare a quello della forza esterna applicata e che contiene l'asse di rotazione.
Il verso della precessione e quello che sarebbe provocato da una forza che anticipasse, ossia precedesse (da qui "precessione"), di 90 gradi la forza deviante lungo l'arco descritto dal rotore.
| Piano | Descrizione |
|---|---|
| Piano di rotazione | Piano su cui ruota il rotore |
| Piano della forza | Piano su cui agisce la forza esterna |
| Piano di precessione | Piano perpendicolare al piano della forza, su cui avviene la precessione |
Si tratta di una precessione (di lieve entita) provocata dalla manifattura dello strumento, costruzione inevitabilmente "imperfetta", con difetti di costruzione ridotti al minimo, cioe con tolleranze di lavorazione molto spinte ma comunque presenti.
Giocano un ruolo anche la presenza di attriti, comunque inevitabili, fra le parti meccaniche a contatto.
La posizione dell'asse giroscopico rimane invariata nel tempo, se considerata rispetto ad un sistema di riferimento "assoluto" come la Terra.
Poiche il "sistema di riferimento Terra" si muove, nel suo continuo moto di rotazione, esso provoca una cosiddetta PRECESSIONE APPARENTE che, alle nostre latitudini, ha una velocita di circa 10 gradi/h, sia sul piano orizzontale che su quello verticale.
Basti pensare al "riallineamento" che deve essere effettuato sul Giro-direzionale dopo aver compiuto un certo tratto di volo o una successione di virate.
Il riallineamento va effettuato ogni 15-20 minuti al massimo.
Si tratta della precessione indotta dagli spostamenti cui e soggetto un giroscopio durante il volo e considerata rispetto alla terra come se fosse un sistema di riferimento inerziale.
Durante il volo le deviazioni dei giroscopi sono la somma algebrica della precessione apparente e della precessione da trasporto.
Se sono concordi le deviazioni aumentano altrimenti tendono a compensarsi.