- Gyroskopischer Effekt
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Unter einem gyroskopischen Effekt versteht man einen Selbststeuerungseffekt, der einem System aufgrund der Drehbewegung einzelner Elemente oder des gesamten Systems innewohnend (inhärent) ist; das drehende Teil heißt auch Kreisel. Dabei handelt es sich nicht nur um eine Stabilisierung aufgrund des Trägheitsmoments, sondern auch um dynamische Vorgänge, die das System auch bei Störungen in einen stabilen Zustand zurückführen können.
Anschaulich ist dieser Effekt am besten an einer über den Tisch gerollten Münze oder an einem über eine waagrechte Fläche gerollten Autoreifen abzulesen. Der Reifen beziehungsweise die Münze rollen sehr lange annäherend geradeaus. Wird dieser Geradeauslauf gestört, so dass der Gegenstand kippt, bewirkt die sogenannte Präzession, dass er sich um die senkrechte Achse dreht. Da diese Drehung in die gleiche Richtung erfolgt wie die Kipprichtung (kippt er nach rechts, dreht er sich auch nach rechts), steuert der Gegenstand sich selbst aus. Dieser Effekt hält nicht unbegrenzt an. Fällt die Geschwindigkeit unter einen bestimmten Wert, beginnt er in der Regel zu taumeln und fällt schließlich um.
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Gyroskopischer Effekt bei Zweirädern
Dieser Effekt hat zur Folge, dass man mit einem Zweirad freihändig fahren kann. Durch Gewichtsverlagerung wird das Rad aktiv leicht zur Seite gekippt. Der Gyroskopische Effekt wandelt diese Kippbewegung am Vorderrad in eine Drehung um das Lenkrohr um. Auf diese Weise wird der Lenker bewegt, ohne von den Händen geführt zu werden, und man kann das Rad aufrecht halten.
Auch ein rein passives Kippen des Zweirades erzeugt ein Drehmoment auf das Vorderrad in der richtigen Richtung. Ähnlich wie eine rollende Münze zieht das kippende Zweirad dadurch in eine Kurve, die der Kippung entgegenwirkt. Jedoch ist das Trägheitsmoment des Vorderrads zu klein im Vergleich zum Gesamtgewicht des Fahrzeugs und die typischen Störungen zu groß, um sich allein auf diese Weise aufrecht zu halten.
Zur Gesamtheit der technischen Voraussetzungen für eine möglichst exakte Lenkung sowohl in Kurven als auch auf Geraden, vgl. Fahrradfahren und Motorradfahren.
Beispiel für die Nutzung des gyroskopischen Effekts
Bei Schusswaffen wird das Projektil in Drehung versetzt, um seine Ausrichtung im Flug stabil zu halten. Wendelförmige Nuten, die so genannten Züge im Lauf der Waffe, versetzen das Geschoss in eine Drehbewegung. Als Nebenwirkung muss hier allerdings eine Abweichung der Geschossbahn in der Horizontalen in Kauf genommen werden, die durch Zusammenwirken von Erdanziehungskraft, Luftwiderstandskraft, Trägheitskraft und Präzession entsteht. Andererseits wird auch hier eine höhere Reichweite aufgrund der Selbststeuerung erreicht, ein Überschlagen des Projektils wird verhindert, der Luftwiderstand möglichst klein gehalten.
Siehe auch
Quellen
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