¿Cómo es posible usar un girocompás en un barco cuando el barco se mueve? ¿No iría el giroscopio con el movimiento de la nave?

Esta es una buena pregunta porque es difícil imaginar una libertad de rotación en tres ejes.

Considere una escena en la que sostiene una brújula magnética en la mano. A medida que te das la vuelta, ¿la aguja magnética gira contigo?
Fuente: Brújula

No lo hace porque el imán está suspendido de un punto de la brújula y, cuando te das la vuelta, se balancea manteniendo su orientación con los polos magnéticos y, como resultado, si giras, sigue apuntando hacia el norte magnético.

Esto es esencialmente una libertad de rotación en dos ejes.

Ahora, si girabas la brújula en un movimiento de caída como una bola, la aguja se atascaría y dejaría de apuntar al Norte hasta que se liberara.

Fuente: giroscopio

Un giroscopio es esencialmente un dispositivo con libertad de rotación en tres ejes. En esencia, esta es la razón por la cual un movimiento en barcos no afecta al giroscopio, demasiado.

Por supuesto, hay un efecto. Incluso si gira con una brújula magnética, la aguja apunta hacia el norte con un ligero retraso y una vez que deja de balancearse, la aguja de la brújula tendría que asentarse exactamente hacia el norte y esto también es cierto con las brújulas giroscópicas marinas.

En el barco usamos gyrocompasses en lugar de un giroscopio y la diferencia entre los dos se explica muy bien en la página wiki: Gyrocompass

Un girocompás utiliza acelerómetros para medir cambios de posición muy pequeños. Está alimentado eléctricamente y se basa en la inercia y la fuerza centrífuga para detectar cambios en la velocidad y la dirección. Un reloj muy preciso, también electrónico, mide el movimiento a lo largo del tiempo.

El girocompás no mide el movimiento del bote. Mide el cambio de velocidad y dirección de la embarcación con el tiempo. Puede sonar igual, pero no lo es.

La página de Wikipedia es irremediablemente complicada, así que a menos que conozca álgebra lineal y cálculo avanzados, no se moleste.

El objetivo principal de un giroscopio, desde que se llevaron por primera vez, es proporcionar un puntero estable al Polo Norte geográfico. Los originales eran bastante grandes y dependían de hacer girar un pesado peso circular a velocidades muy altas (35,000 rpm suena una campana) y tomaron varias horas para lograr esa velocidad y estabilizarse. Hoy se usan los electrónicos y no requieren largos tiempos de arranque. Los de estilo antiguo tuvieron un retraso significativo de unos segundos. Los modernos de estado sólido se estabilizan en un nuevo rumbo muy rápidamente. La mayoría de los teléfonos inteligentes y dispositivos similares, como las tabletas, vienen equipados con giroscopios de estado sólido.

El girocompás maestro generalmente se encuentra en las profundidades del barco, cerca del centro de balanceo, cabeceo y guiñada, para minimizar los errores debidos al movimiento a corto plazo del barco. El propósito del giroscopio es proporcionar una referencia direccional estable, así como una referencia horizontal estable. El primero se usa para navegar en la nave y el segundo lo usa el sistema de control de incendios para golpear a lo que estás disparando. El hecho de que la nave se mueva sobre la superficie de la tierra es irrelevante, aunque el giroscopio puede proporcionar una entrada a un sistema de navegación que realiza un seguimiento del movimiento a largo plazo de la nave, con el uso de sensores adicionales.

Los detalles son complicados pero la introducción no es tan mala: Gyrocompass