Giroskop (Jireskop) nedir? Giroskop nasıl çalışır ve ne işe yarar, çeşitleri nelerdir? Giroskop özellikleri hakkında bilgi.
Giroskop (Jiroskop)
Jiroskop ya da giroskop, bir merkez çevresinde dönen, dönme ekseni her doğrultuyu alabilecek şekilde yerleştirilmiş bulunan cisimlere «giroskop» denir.
Topaç bir giroskoptur. Sivri ucundan geçen bir eksenin çevresinde hızla döner. Bu dönmeden doğan bir kuvvetle topaç yerçekimini karşılar, düşmez. Topaç durmadan dönecek olsa yere hiç düşmeyecektir. Fakat, sivri ucu ile döndüğü yer arasındaki sürtünme yüzünden, dönüş hızı gitgide azalır, en sonunda sıfıra düşer, o anda da topaç yer çekimi kuvvetinin etkisiyle devrilir.
Bir çubuk, yani mil çevresinde dönen ağır bir tekerlek de bir çeşit giroskoptur. Sürtünmenin azaltılması için az sürtünmeli yatak, bilyalı rulman yatak kullanılır. Burada giroskopun ekseni mille üs üste gelmiş, yani çakışmıştır. Mili iki ucundan tesbit ederek tekerleği döndürürsek bir giroskop elde ederiz. Bir eksenin her doğrultuyu almasını sağlamak için birbirine dik ve az sürtünmeli yataklar üzerinde dönebilen ikî tane çember kullanılır. Böylece
dönen tekerleğin eksenine her üç doğrultuda hareket serbesliği sağlanmış olur.
Genel olarak, bütün dönen cisimler giroskoptur. Makinelerin dönen parçaları, uçak pervaneleri, silahtan çıkan mermi, hatta dünya giroskop özelliği gösterirler.
Giroskop pratikte kullanılırken bazı şartların yerine getirilmesi gerekir. Dönen tekerlek ekseni çevresinde kararlı dengede olmalıdır. Büyük bir atalet momenti bulunmalıdır. Bu da, tekerleğin ağır yapılması ile sağlanır. Büyük ve sabit bir hızla döndürülmelidir. Ekseni taşıyan çemberler (bunlara «bilezik» de denir) az sürtünmeli yataklarla tesbit edilmiş olmalıdır. En önemlisi de, giroskop çalışırken dışarıdan istenmiyen bir moment etkisinde kalmamalıdır. Ekseni üç doğrultuda da hareket edebilen giroskoplara «serbest giroskop» denir.
Giroskopun Özellikleri
Birçok yerlerde işe yarayan giroskopun iki önemli özelliği vardır: «Presesyon» ve «kararlılık».
- 1. — Presesyon: Bir giroskop, dönme eksenine dik bir moment etkisinde kalırsa, dönme ekseni, bu iki eksene de dik olan üçüncü bir eksen çevresinde döner. Bunu milin bir ucunu bîr kurşun kalemin ucuna koyarak görebiliriz. Tekerlek dönmezse giroskop bu şekilde durmayıp düşecektir. Tekerleği hızla döndürürsek mil, yalnız bir noktasından tutulduğu halde, düşmez, kurşun kalem üzerinde bulunan ucu etrafında dönmeye başlar. İşte bu dönmeye «presesyon» denir.
- 2. — Kararlılık: Bir giroskop dönerken dışarıdan bir moment etkisinde kalmazsa dönme ekseni uzayda* sabit kalır. Bu özelliğe de «giroskopik kararlılık» adı verilir. Bu özelliğinden dolayı tekerleği dönen bir giroskopun yeri değiştirilse bile dönme ekseni aynı doğrultuyu muhafaza eder.
Denizcilikte Giroskop
Giro-pusula
Giroskopun kararlılık özelliği onun pusula olarak kullanılmasını sağlar. Giro-pusulada dönen tekerleğe, eksenini kuzeye eğebilecek ve boylam düzlemi içinde tutabilecek, bu düzlemden ayrılırsa yeniden bu düzleme sokacak değerde bir kuvvet uygulanır. Bu çeşit pusulalar en çok gemilerde kullanıldığı için gemilerin ilerleme yönünün ve doğrultusunun (rotasının) değişmesinden, dalga etkisiyle sallanmasından (yalpalardan, baş-kıç vurmasından) etkilenmemesi gereklidir. Bu yüzden bu tip pusualar oldukça karışık ve pahalıdırlar. Giro-pusulada tekerleği döndürmek için bir elektrik motoru kullanılır. Giroskopta eksen sabit kaldığına göre, onu bir kere kuzeyi gösterecek şekilde ayarlamak yeter. Ondan sonra geminin yeri değişse de, dalgalarla sallansa da, tekerlek döndüğü sürece ekseni hep kuzey-güney doğrultusunda kalır. Eksene bu doğrultuyu ilk defa vermek için «safra» denilen bir ağırlık kullanılır.
Rota Giroskopu
Giroskop, denizcilikte pusuladan başka işlerde de kullanılır. Gemilerde, dümenci olmadan, rotanın kollanmasını sağlar. Geminin dümen dolabına bir giroskop bağlanmıştır. Kaptan geminin rotasını hesapladıktan sonra giroskopu bu rotaya göre düzenler. Gemi ilerlemeye başlar. Rotadan ayrılacak olursa giroskop dümen dolabını döndüren motora kumanda eder, motor çalışarak dümeni rotaya uydurur. Böylece, dümenci bulunmadan, gemi rotasında ilerler. Yapılan incelemeler sonunda bu çeşit dümen tutmanın, dümenci kullanmaktan daha ucuza geldiği anlaşılmıştır. Çünkü en küçük sapmalarda bile giroskop hemen gemiyi rotaya uydurur.
Sallanmaya Karşı
Geminin sallanmasını önleyen giroskoplar da vardır. Giroskopun ekseni sabit kaldığına göre, gemiye büyük ağırlıklı giroskoplar yerleştirecek olursak bunların ekseni sabit kalacak, dolayısı ile gemi dalgadan sallanmıyacaktır. Bugün birçok büyük gemilerde böyle giroskoplar kullanılıyor. Gemilerin çeşitli yerlerine konan bu giroskopların ağırlıkları 50 ton, 100 tondur, hatta bazı gemilerde daha fazladır.
Havacılıkta ve Askerlikte Giroskop
Giroskop havacılıkta da büyük bir önem taşır. Bu aletlerin verdiği bilgilerle geceleyin veya sisli havalarda «kör uçuş» lar yapılabiliyor. Yoksa, pilot, uçağın yatay düzleme göre durumunu bilemezdi.
Mermilerin hedefi bulmasında da giroskop işe yarar. Denizaltıdan atıldıktan sonra kendi gücü ile ilerleyen bir torpilin dalgaların etkisiyle ilerleme doğrultusundan ayrılmasını önlemek için torpile bir giroskop yerleştirilir. Bundan başka topçulukta atışların isabetli yapılması için giroskop vasıtası ile bir «yapma ufuk» belirtilir. Bütün atış bu yapma ufka göre ayarlanırsa daha doğru sonuçlar elde edilir.
Silahla atılan mermilerin uçlarının hep önde olarak ilerlemesi de giroskopik etkiyle sağlanır. Namlu içindeki dişlere uyarak bir dönme hareketi kazanan mermi, bir giroskop olur. Böylece ucu, hep yörüngesi yönünde olmak üzere ilerler.
Kaynak 2
Cayroskop (Jiroskop); ekseni çevresinde dönerken herhangi bir biçimde hareket ettirilse bile dönme ekseninin doğrultusu değişmeyen araçtır. Dünyanın ekseni çevresinde döndüğünü göstermek amacıyla Foucault tarafından icat edildi (1852).
Kendi ekseni çevresinde yüksek hızla dönebilen madeni bir tekerlek (volan) ve onu taşıyan iki dairesel kadrandan oluşur. Bu iki kadran birbirine dik doğrultularda hareket edebilir, böylece volanın ekseni uzayda her konumu alabilir. Cayroskobun iki önemli özelliği vardır. İlki cayroskobik eylemsizliktir. Hareket halindeki cayroskop “Wo” açısal hızıyla Jo x Wo kinetik momentine sahiptir. (Jo: cayroskop eylemsizlik momenti). Bu kinetik moment vektörü, volan ekseni doğrultusundadır ve sisteme etki eden güçlerin (cayroskop ağırlığı, yüzey tepkisi) sıfır olmasından dolayı sürekli aynı doğrultu ve değere sahiptir. Böylece sisteme etki eden kinetik moment vektör nedeniyle araç sürekli aynı doğrultuda, volan ekseni doğrultusunda kalır. Bu özellik deniz ve hava araçlarının otomatik pilot sistemi (cayropilot) ile sürekli aynı yönde hareket edebilmesinde ve cayroskobik pusulalarda kullanılır. Cayroskobun bir başka özelliği de volan ekseni yatay düzleme eğik bir konumdayken volan, dönmeye başladığında volan ekseninin de koni çizerek dönmeye başlamasıdır. Bu olayın izlenmesinin nedeni sistemin ağırlığı ve yüzey tepkisinin bir moment kolu oluşturarak dönmeye neden olmasıdır. Bundan yararlanılarak kendi ekseni çevresinde hızlı bir dönme hareketi yapan büyük araçların yapımında yararlanılır.
