ג'יירוסקופ כפול

מה רואים?

שתי דִסקיות (ג'יירוסקופים) תלויות משני צידיו של ציר משותף, שעליו משקולת שאפשר להזיז ימינה ושמאלה.

מה עושים?

הזיזו את המשקולת לצד אחד, ולאחר מכן לצד השני. מה קרה לדסקיות?
כעת סובבו את שתי הדסקיות באותו כיוון, והזיזו עוד פעם את המשקולת ימינה או שמאלה. מה התרחש? לבסוף, סובבו שוב את הדסקיות – אבל הפעם בכיוונים מנוגדים: האחת קדימה והשנייה אחורה. 

מה מגלים?

כאשר מזיזים את המשקולת לצד אחד מבלי לסובב את הגלגלים, המוצג נוטה לאותו צד בשל כוח הכבידה המופעל עליו. כאשר מסובבים את שתי הדסקיות באותו כיוון ומזיזים את המשקולת, מגלים שהמוצג אינו נוטה הצידה, אלא מסתובב אופקית על צירו.
הפעולה השלישית של סיבוב הדסקיות לכיוונים מנוגדים מבטלת את אפקט הסיבוב האופקי.

בכל המקרים הללו אפשר לראות שהדסקיות שומרות על כיוון התנועה שלהן גם כש"מפריעים" להן, למשל כשמסובבים את הבסיס התחתון (סל הרשת), או כשמזיזים את המשקולת על הציר שמחבר ביניהן. 

מושגים מדעיים

התמדה (inertia): תכונתו של גוף בעל מסה להתנגד לשינויים במצב תנועתו או במצב מנוחה.

מומנט כוח (moment): כפי שכוח יוצר שינוי במהירות, כך מומנט כוח יוצר שינוי בסיבוב.

החוק הראשון של ניוטון: כל גוף ימשיך במצב מנוחה או במצב תנועה במהירות קבועה, אלא אם יופעל עליו כוח שיגרום לשינוי במצב זה.

החוק השלישי של ניוטון: לכל כוח שגוף אחד מפעיל על גוף אחר ("פעולה"), הגוף האחר מפעיל על הגוף הראשון כוח השווה לו בגודלו ומנוגד בכיוונו ("תגובה").

נקיפה (precession): שינוי של כיוון ציר הסיבוב של גוף מסתובב.

ג'יירוסקופ: גִּירוֹסקוֹפּ או ג'יירוסקופ (לפי האקדמיה ללשון העברית: סביבון), ומכונה לעיתים בקיצור "ג'יירו", הוא מכשיר מדעי המשמש למדידה או שמירה של יציבות תוך כדי התבססות על עקרונות שימור התנע הזוויתי. 

סקרנים לדעת עוד?

• העובדה שלגוף מסתובב (כמו הדסקיות) יש נטייה להמשיך להסתובב באותו כיוון עוזרת לייצב אפילו כלים כבדים כמו ספינות, טנקים ומטוסים.
• ג'יירוסקופים קטנים יותר משמשים לניווט, מפני שהם מסוגלים לשמור על הכיוון (אוריינטציה) שלהם גם בסביבה נעה.
• הרשת שאתם רואים בבסיס המוצג מייצגת את תנועת הים, שאינה משנה את כיוון ההטיה או הסיבוב של הג'יירוסקופ שמעליו.
• במכשירים חכמים כמו טלפונים סלולריים יש ג'יירוסקופ אלקטרוני, שעובד על עיקרון שונה לחלוטין מג'יירוסקופ מכני, מכיוון שאין שום דבר שמסתובב בתור המכשיר.