Girocompàs

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Secció del girocompàs Anschütz.

Un girocompàs és una brúixola que mira sempre al pol geogràfic usant un joc de discs o anells que giren molt ràpid (moguts elèctricament) i les forces de fricció per a aprofitar la rotació de la Terra. Els girocompassos s'usen àmpliament en els vaixells. Tenen dos avantatges principals sobre les brúixoles magnètiques:

Funcionament[modifica | modifica el codi]

Un girocompàs és essencialment un giroscopi, una roda giratòria muntada de manera que el seu eix queda lliure per a orientar-se en qualsevol direcció. Suposem que la roda gira amb el seu eix assenyalant en alguna direcció diferent a la de l'Estrella Polar. A causa de la llei de conservació del moment angular, una roda en aquesta situació mantindrà la seva orientació original. Atès que la Terra gira sobre si mateixa, per a un observador estacionari a la Terra semblarà que l'eix del giroscopi gira una vegada cada 24 hores. Un giroscopi rotant d'aquesta manera no pot usar-se per a la navegació. L'ingredient addicional crucial necessari per a un girocompàs és algun mecanisme que apliqui un parell de gir quan l'eix del giroscopi no assenyali al nord.

Un mètode utilitza la fricció per aplicar el parell necessari: el giroscopi del girocompàs no és per tant totalment lliure per reorientar-se per si mateix. Si per exemple un dispositiu connectat a l'eix se submergeixi en un fluid viscós, llavors aquest fluid es resistirà a la reorientació de l'eix. Aquesta força de fricció provocada pel fluid és en un parell de gir actuant sobre l'eix, provocant que aquest giri en una direcció ortogonal al parell (és a dir, precessionant) cap al nord geogràfic (l'Estrella Polar). Una vegada que l'eix apunti cap al nord, semblarà estacionari i no experimentarà cap força de fricció més. Això és degut al fet que el nord geogràfic és l'única direcció per la qual el giroscopi pot romandre sobre la superfície de la Terra sense ser forçat a canviar. Es considera que aquest és un punt d'energia potencial mínima.

Un altre mètode més pràctic és fer servir pesos per forçar a l'eix del giroscopi a romandre horitzontal respecte a la superfície de la Terra, però permetre rotar lliurement dins d'aquest pla. En aquest cas, la gravetat aplicarà un parell de gir obligant a l'eix del giroscopi a orientar-se cap al nord. Com que els pesos confinaran a l'eix a estar horitzontal respecte a la superfície de la Terra, aquest mai no pot alinear-se amb l'eix del planeta (excepte a l'Equador) i ha de realinear a mesura que la terra trencada. Però pel que fa a la superfície terrestre, el giroscopi semblarà estar estacionari i assenyalant al costat de la superfície terrestre cap al pol nord geogràfic.

Atès que el funcionament d'un girocompàs depèn crucialment de la seva rotació sobre la Terra, no funcionarà correctament si el vaixell en el qual està muntat es mou ràpidament, especialment en la direcció est a oest.

Història[modifica | modifica el codi]

El girocompàs va ser patentat el 1885 per l'holandès Martinus Gerardus van den Bos, si bé el seu disseny mai va funcionar adequadament. El 1889, el capità Arthur Krebs va dissenyar un giroscopi pendular elèctric per al submarí experimental francès Gymnote , que li permetria forçar un bloqueig naval el 1890. El 1903 l'alemany Herman Anschütz-Kaempfe va construir un girocompàs "operatiu" i va obtenir una patent sobre el seu disseny. El 1908 Anschütz-Kaempfe i l'inventor nord-americà Elmer Ambrose Sperry van patentar el girocompàs a Gran Bretanya i als Estats Units. Quan Sperry va intentar vendre aquest dispositiu a la armada alemanya el 1914, Anschütz-Kaempfe el va denunciar per violació de patent. Sperry va argumentar que la patent de Anschütz-Kaempfe no era vàlida perquè no millorava significativament l'anterior patent de van den Bos. Albert Einstein, llavors examinador de patents, va testificar en el cas, estant inicialment d'acord amb Sperry però al final, va canviar d'opinió, decidint que la patent de Anschütz-Kaempfe era vàlida i que Sperry l'havia infringit al fer ús d'un mètode específic d'esmorteïment. Anschütz-Kaempfe va guanyar el cas el 1915.

Vegeu també[modifica | modifica el codi]

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Girocompàs Modifica l'enllaç a Wikidata