Cómo Funciona un Giroscopio ⚡ Qué es un Giroscopio

Summary

El script explora el funcionamiento de los giroscopios, dispositivos que miden variaciones en la orientación o velocidad angular de un sistema. Se discuten tres tipos principales: mecánicos, vibratorios de efecto Coriolis y ópticos. Los giroscopios mecánicos, como el inventado por Foucault, mantienen su orientación gracias a la conservación del momento angular. Los vibratorios, utilizados comúnmente en teléfonos y otros dispositivos, se basan en la aceleración de Coriolis para medir velocidades angulares. Finalmente, los giroscopios ópticos, que operan sin partes móviles y son precisos e independientes de aceleraciones lineales, miden la velocidad angular a través del efecto de interferencia de la luz. El video también menciona a PCBway, una empresa que ofrece servicios de prototipado.

Takeaways

• 🔄 Un giroscopio es un dispositivo que puede medir tanto la variación de la orientación como la velocidad angular de un sistema.
• 📱 Los giroscopios se usan en una amplia gama de aplicaciones, incluyendo teléfonos móviles, aeronáutica, consolas de videojuegos y robótica.
• 🧘 Nuestro cuerpo humano tiene un giroscopio biológico, el sistema vestibular, que nos ayuda a mantener el equilibrio y a sentir nuestra orientación.
• 🔧 Los giroscopios mecánicos funcionan con base en la rigidez en el espacio de un objeto en rotación y la conservación del momento angular.
• 🎡 El fenómeno de la precesión, donde un objeto en rotación se ve afectado por una fuerza que cambia su orientación, es clave para la medición de velocidades angulares en giroscopios mecánicos.
• 🌀 Los giroscopios vibratorios de efecto Coriolis se basan en la aceleración de Coriolis y son utilizados comúnmente en dispositivos electrónicos debido a su tamaño y costo reducidos.
• 📏 La aceleración de Coriolis es la fuerza que actúa sobre una masa en movimiento radial en un sistema rotativo y es esencial para el funcionamiento de los giroscopios vibratorios.
• 🌐 Los giroscopios ópticos funcionan con el efecto de Saint-Jacques, que implica la interferencia de dos haces de luz que viajan en direcciones opuestas dentro de un anillo de fibra óptica.
• ⚙️ Los giroscopios ópticos son precisos y confiables, y no requieren partes móviles, lo que los hace más estables y menos propensos a fallos mecánicos.
• 📏 En 2018, se lograron construir giroscopios ópticos de tamaño muy reducido (2mm^2), lo que indica el progreso en la miniaturización de esta tecnología.

Q & A

¿Qué función cumplen los giroscopios según su composición?

Los giroscopios pueden cumplir dos funciones: entregar información sobre la variación de la orientación de un sistema con respecto a un eje de referencia o informar sobre la velocidad con que varía la orientación de un sistema cuando se encuentra rotando, es decir, su velocidad angular.

¿En qué aplicaciones se utilizan los giroscopios?

Los giroscopios se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, incluyendo teléfonos, aeronáutica, consolas de videojuegos y robótica.

¿Qué es el sistema vestibular y cómo se relaciona con los giroscopios?

El sistema vestibular es un giroscopio integrado en nuestro cuerpo que nos entrega información de nuestra orientación y nos ayuda a mantener el equilibrio.

¿Qué es el torque y cómo se relaciona con la rotación de un sistema?

El torque es la fuerza aplicada en un punto alejado del eje de rotación que hace girar el sistema y es representado como un vector paralelo al eje de rotación.

¿Qué es el momento angular y cómo se determina?

El momento angular es un vector paralelo al eje de rotación que representa la cantidad de rotación del sistema y está determinado por el momento de inercia del sistema y la velocidad angular.

¿Cómo se relaciona la ley de Newton con el funcionamiento de los giroscopios mecánicos?

La ley de Newton relaciona la fuerza aplicada con la masa y la aceleración. En sistemas rotatorios, el torque es igual a la rapidez de cambio de su momento angular, que es igual al momento de inercia multiplicado por la aceleración angular.

¿Qué es la rigidez en el espacio y cómo se utiliza en los giroscopios mecánicos?

La rigidez en el espacio es la capacidad de un objeto en rotación de mantener su orientación sin cambios. Se utiliza en giroscopios mecánicos para mantener la orientación de un disco a una cierta velocidad angular sin que existan fuerzas externas que generen torque.

¿Qué fenómeno físico se utiliza para determinar la velocidad de un sistema con giroscopios mecánicos?

El fenómeno físico utilizado para determinar la velocidad de un sistema con giroscopios mecánicos es la precesión, que es un movimiento circular generado cuando un objeto en rotación es afectado por una fuerza que lo hace cambiar su orientación.

¿Qué es la aceleración de Coriolis y cómo afecta a los giroscopios vibratorios de efecto Coriolis?

La aceleración de Coriolis es la aceleración que experimenta una partícula en rotación cuando se desplaza radialmente, lo que hace que su trayectoria aumente y su velocidad tangencial cambie. Esta fuerza afecta a los giroscopios vibratorios de efecto Coriolis, donde la masa oscilante experimenta una fuerza de Coriolis que la desplaza lateralmente.

¿Cómo funcionan los giroscopios ópticos y qué efecto utilizan para medir la velocidad angular?

Los giroscopios ópticos funcionan basándose en el efecto Saint-Jacques. Utilizan dos haces de luz que viajan en direcciones opuestas dentro de un anillo de fibra óptica. La diferencia en la distancia recorrida por los haces debido a la rotación del sistema permite calcular la velocidad angular.

¿Por qué los giroscopios ópticos son precisos y confiables?

Los giroscopios ópticos son precisos y confiables porque operan sin partes móviles y pueden medir la velocidad angular de manera independiente de las aceleraciones lineales del sistema. Además, su diseño permite una alta precisión y fiabilidad en el medido de la rotación.

¿Cómo se relaciona el tamaño de un giroscopio mecánico con su precisión y tiempo de rotación?

El tamaño de un giroscopio mecánico está relacionado con su precisión y tiempo de rotación porque el momento de inercia del disco rotatorio, que afecta estos aspectos, depende de la masa del disco. Reducir el tamaño del sistema sin afectar la precisión o el tiempo de rotación es imposible.

¿Qué es PCBway y cómo se relaciona con el contenido del guion?

PCBway es una empresa que ofrece servicios de prototipado para proyectos, incluyendo mecanizado CNC, fabricación con placas de metal, impresión 3D y moldeo por inyección. Se menciona en el guion como patrocinador del capítulo.