¿Puede un giroscopio trabajar en gravedad cero según la física?

¡Si! ¡Absolutamente sí!

La clave es la falta de simetría.

Si tuviera una esfera homogénea perfecta, simplemente rotaría perfectamente en un eje de pie.

Ahora, si introduce cierta asimetría, no todas las direcciones son iguales y el objeto no mantiene un eje fijo (ya sea un planeta o un limón). Entonces, al igual que puede poner una esfera para rotar con un eje justo (digamos una pelota, tal vez en agua) pero una parte superior siempre comienza a desestabilizarse, los planetas actúan como trompos gigantes, en cámara lenta.

Ahora, si un objeto está libre en el espacio, puede fijar su marco de referencia en su centro de masa y cualquier movimiento que haga el objeto debe dejar ese punto estable. Cualquier eje de rotación siempre incluirá ese punto y si el objeto precesa, como en este caso, también lo será con respecto a este mismo punto.

Este es un problema clásico en física, conocido como la física del giroscopio.

Explicación adicional (no es necesario leer si no está interesado en los detalles):

Dado cualquier objeto en el espacio, está comprobado que siempre puede determinar 3 ejes principales de rotación. Cualquier movimiento del objeto que tenga su centro de masa en reposo puede descomponerse en rotaciones a lo largo de estos 3 ejes. Son principales porque puede tener rotaciones puras a lo largo de ellos (un eje estable). Si hay simetrías, algunas de ellas se pueden degenerar (es decir, hay varias opciones disponibles), por ejemplo, un disco:

En un disco, un eje principal está perfectamente determinado: el perpendicular a su superficie a través del centro. Los otros dos son solo 2 perpendiculares al primero (por supuesto, pasando por el centro de masa) pero con libertad de rotación. En una esfera todos están degenerados. Simplemente elija 3 direcciones perpendiculares a través del centro.

Si un objeto (que no es una esfera perfecta) no tiene una rotación perfectamente pura a lo largo de uno de estos ejes (que, en realidad, en todos los casos), su movimiento será una combinación de rotaciones a lo largo de ellos.

En aras de la simplicidad, estudiemos el caso de un objeto con simetría cilíndrica (como un disco). Si tomamos la frecuencia de rotación a lo largo de su eje principal (como la rotación de la Tierra) como ω, entonces la frecuencia de precesión del eje es proporcional a ω. La constante de proporcionalidad es mayor cuanto mayor es la asimetría (y cero cuando te acercas a una esfera, cuando no tendrías precesión).

Seguro.

Los giroscopios trabajan sobre el principio de conservación del momento (angular): Principio de conservación del momento.

Aquí hay un video de Tim Peake jugando con uno en la EEI:

Una fuerza constante es todo lo que se necesita para hacer un preceso giroscópico. Pero para mantener el giro giratorio, esta fuerza debe ser una fuerza sin contacto (de lo contrario, el contacto haría que dejara de girar)

Entonces, si cortas la gravedad, lo que podríamos hacer es ponerle una carga a ese giroscopio y ponerlo en un campo eléctrico uniforme. Entonces este campo ejercería una fuerza sobre él y lo haría precesar

También podríamos poner un giroscopio en un cohete y despegar hacia arriba, esto también simularía una fuerza ‘como la gravedad’ que lo hace precesar.

Pero si su pregunta era, ¿puede un preceso giroscópico sin una fuerza externa? ¿O más técnicamente sin un par externo? Entonces la respuesta es no

Porque a medida que el giroscopio precesa, su momento angular cambia constantemente, y el Sr. Newton dice que para cambiar el momento angular de un giroscopio necesitamos un par (una fuerza que intenta rotar el giroscopio) desde el exterior. Por lo general, la gravedad hace eso por nosotros.

No, no precesa de la misma manera que cuando hay cero o casi cero gravedad. Vea el minuto 5 en este video.

Lleva un tiempo explicar el error en las explicaciones actuales.

No existe la gravedad cero. Supongo que te refieres a la órbita o alguna trayectoria “ingrávida” en el espacio. La respuesta es sí. Los giroscopios funcionan según el principio de conservación del momento angular, y esto funciona en cualquier lugar. Supongo que un giroscopio podría ser aplastado por fuerzas gravitacionales diferenciales al caer en un agujero negro, pero en general, los giroscopios deberían poder funcionar en casi cualquier lugar.

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