Girocompás

Archiu:Kreiselkompass Schnitt Anschütz.jpg

Cort de l'esfera d'un girocompás Anschütz.

Un girocompás és una brúixola que mira sempre al nort geogràfic usant un joc de discs o anells que giren molt ràpit (moguts electrònicament) i les forces de fricció per a aprofitar la rotació de la Terra. Els girocompases s'usen àmpliament en els barcos. Tenen dos ventages principals sobre les brúixoles magnètiques:

• Senyalen al nort geogràfic, és dir, la direcció de l'eix de rotació de la Terra, i no al nort magnètic.
• No es veuen afectats pel metal del caixco dels barcos.

Funcionament

Un girocompás és essencialment un giróscopo, una roda girant montada de manera que el seu eix queda lliure per a orientar-se en qualsevol direcció. Supongam que la roda gira en el seu eix senyalant en alguna direcció diferent a la de l'estrela polar. Per la llei de conservació del moment angular, una roda en esta situació mantindrà la seua orientació original. Ya que la Terra trencada, per a un observador estacionario sobre la Terra semblarà que l'eix del giróscopo trencada una volta cada 24 hores. Un giróscopo rotando d'esta forma no pot usar-se en navegació. L'ingredient adicional crucial necessari per a un girocompás és algun mecanisme que aplique un parell de gir quan l'eix del giróscopo no senyale al nort.

Un método usa fricció per a aplicar el parell necessari: el giróscopo del girocompas no és per tant totalment lliure per a reorientarse per sí mateixa. Si, per eixemple, un dispositiu conectat a l'eix se sumergix en un decorregut viscós, llavors dit decorregut es resistirà a la reorientació de l'eix. Esta força de fricció provocada pel decorregut resulta en un parell de gir actuant sobre l'eix, provocant que este gire en una direcció ortogonal al parell (és dir, precedent) cap al nort geogràfic (l'estrela polar). Una volta que l'eix apunte cap al nort, semblarà estacionario i no experimentarà cap força de fricció més. Açò es deu a que el nort geogràfic és l'única direcció per a la que el giróscopo pot permanéixer sobre la superfície de la Terra sense ser forçat a canviar. Es considera que este és un punt d'energia potencial mínima.

Un atre método més pràctic és usar pesos per a forçar a l'eix del giróscopo a permanéixer horisontal sobre la superfície de la Terra, pero permetre-li rotar lliurement dins d'eixe pla. En este cas, la gravetat aplicarà un parell de gir obligant a l'eix del giróscopo a orientar-se cap al nort. Degut a que els pesos confinaran a l'eix a estar horisontal respecte a la superfície de la Terra, este mai pot alinear-se en l'eix del planeta (llevat en l'equador) i deu realinearse a mida que la Terra trencada. Pero sobre la superfície terrestre, el giróscopo semblarà estar estacionario i senyalant junt a la superfície terrestre cap al pol nort geogràfic.

Ya que el funcionament d'un girocomprás depén crucialment de la seua rotació sobre la Terra, no funcionarà correctament si el buc en el que està montat es mou ràpidament, especialment en la direcció este a oest.

Ventages

Posseïx dos ventages sobre el compàs magnètic.

• Senyala la direcció del nort verdader en oposició al nort magnètic indicat per la brúixola.
• No es veu afectat per l'estructura del buc. No posseïx desviació; per tant, si be posseïx un chicotet error, est és constant a tot rumbo.

Estes ventages permeten l'aplicació del girocompás en mineria, a on instruments com el GPS o la brúixola no serien útils per la dificultat en la recepció de el GPS o a la poca fiabilitat de la brúixola per la presència de vetes metàliques.

Desventages

• Requerix d'una font constant d'energia.
• És molt més costós.

Història

El girocompás va ser patentat en 1885 per l'holandés Martinus Gerardus van donen Bos, si ben el seu disseny mai va funcionar adequadament. En 1889, el capità Arthur Krebs va dissenyar un giróscopo pendular elèctric per al submarí experimental francés Gymnote, que li permetria forçar un bloqueig naval en 1890. En 1903, l'alemà Herman Anschütz-Kaempfe va construir un girocompás que funcionava i va obtindre una palesa sobre el seu disseny. En 1908, Anschütz-Kaempfe i l'inventor nortamericà Elmer Ambrose Sperry varen patentar el girocompás en Gran Bretanya i els Estats Units. Quan Sperry va intentar vendre este dispositiu a l'armada alemana en 1914, Anschütz-Kaempfe li va denunciar per violació de palesa. Sperry va argumentar que la palesa de Anschütz-Kaempfe no era vàlida degut a que no millorava significativament l'anterior palesa de Van donen Bos. Es va concloure que Sperry l'havia infringit en usar un método específic d'amortiguamiento. Anschütz-Kaempfe va guanyar el cas en 1915.

Vore també

• Método de Schuler
• Giroscopi
• Astrocompás