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Il giroscopio, la precessione e la nutazione la Terra ruota da ovest verso est: di conseguenza, l'estremo est dell'asse si muoverà verso l'alto rispetto al suolo. Se alla struttura portante del giroscopio si applica un tubo, parzialmente riempito di mercurio, in modo che subisca la stessa deflessione dell'asse del giroscopio rispetto al suolo, il peso del mercurio, che si accumula verso l'estremo più basso (ovest), applica una forza verticale all'asse del giroscopio. Il giroscopio tende a resistere a questa forza, e precede intorno al suo asse verticale, verso il meridiano. Nella girobussola le forze di controllo sono applicate automaticamente con intensità e direzione opportune, in modo che l'asse del giroscopio mantenga la direzione del meridiano, vale a dire punti fra nord e sud. Le girobussole sono ormai montate su tutte le navi del mondo. Esse sono esenti dalle anomalie delle bussole magnetiche; indicano il nord geografico invece del nord magnetico e hanno abbastanza stabilità da rendere possibile il governo di apparecchi ausiliari come registratori di rotta, giropiloti e bussole ripetitrici. Il giropilota da marina non ha un proprio giroscopio, ma acquisisce elettricamente qualunque scostamento dalla rotta prestabilita rilevata dalla girobussola; questi segnali elettrici sono amplificati e applicati a un servomeccanismo che controlla il timone in modo che la nave riprenda la giusta rotta. 5. Pilota automatico Il pilota automatico, o autopilota, rileva gli scostamenti dalla rotta di volo prestabilita di un aeroplano e fornisce segnali di correzione agli alettoni e ai timoni di direzione. Un giroscopio verticale rileva le variazioni dell'assetto e un giroscopio direzionale rileva i cambiamenti nella direzione di volo. Altri sistemi giroscopici rilevano le velocità di queste variazioni, mentre l'altitudine viene rilevata per mezzo di un sensore barometrico. La combinazione dei dati relativi alle variazioni registrate e alle relative velocità di variazione fornisce una indicazione estremamente precisa delle correzioni necessarie. I giroscopi trasmettono segnali elettrici a un computer che li amplifica e li analizza, quindi trasmette i segnali di correzione ai servomotori collegati alle superfici di controllo dell'aereo. Un autopilota controllore collegato al computer di bordo consente al pilota di compiere manualmente manovre come virate, cabrate o picchiate, che richiedono movimenti coordinati delle superfici di controllo. A discrezione del pilota è possibile accoppiare all'autopilota strumenti di navigazione e di radioassistenza per la navigazione automatica. Tra questi strumenti vi sono i sistemi di navigazione inerziale, i radar a effetto doppler e i radiofari. Si possono collegare all'autopilota anche i sistemi di atterraggio strumentale (ILS, dall'inglese Instrument Landing System) installati sulle piste degli aeroporti. In caso di scarsa visibilità, gli ILS dirigono automaticamente la planata dell'aereo e l'allineamento alla pista di atterraggio. Vedi anche Controllo del traffico aereo; Navigazione.
Il giroscopio, la precessione e la nutazione Precessione 1. Introduzione In meccanica, moto conico di un corpo rigido che ruota intorno al proprio asse di simmetria mentre questo ruota a sua volta intorno a un asse fisso inclinato di un angolo α rispetto all’asse di simmetria del corpo. Il punto di intersezione tra i due assi prende il nome di polo della precessione e l’asse fisso quello di asse della precessione. Si parla di moto conico perché l’asse di simmetria del corpo, nel suo moto di rotazione intorno all’asse fisso, descrive una superficie conica di vertice coincidente con il polo di precessione. 2. Precessione degli equinozi Oltre ai moti di rotazione intorno al proprio asse e di rivoluzione intorno al Sole, la Terra compie una serie di moti secondari, tra cui anche un moto di precessione, scoperto già nel 135 a.C. da Ipparco di Nicea: l’asse di rotazione terrestre, inclinato di 23° 27’ rispetto alla verticale al piano dell’orbita (piano dell’eclittica), non rimane costantemente parallelo a se stesso, ma descrive una lentissima precessione intorno alla verticale, in un periodo di circa 26.000 anni. Il polo di precessione, in questo caso, è il centro della Terra. La causa di questo moto secondario è l’attrazione gravitazionale esercitata in combinazione dal Sole e dalla Luna sul rigonfiamento dell’equatore terrestre. Si parla di precessione degli equinozi perché in conseguenza di questo moto, la linea immaginaria che congiunge gli equinozi non rimane ferma, ma ruota a sua volta intorno al centro della Terra: gli equinozi si spostano quindi lungo l’orbita di circa 50” d’arco ogni anno. Un’altra conseguenza del moto di precessione degli equinozi è il fatto che il Polo Nord celeste non rimane fisso, ma descrive sulla volta celeste una circonferenza centrata nell’asse di precessione terrestre, con lo stesso periodo di circa 26.000 anni. La stella dell’Orsa Minore che noi oggi chiamiamo stella polare, quindi, è tale solo perché nell’epoca in cui viviamo l’asse terrestre punta nella sua direzione; nel V millennio a.C., ad esempio, la polare (la stella più vicina alla direzione dell’asse terrestre) era una stella della costellazione del Drago, mentre nell’VIII millennio d.C. sarà un’altra stella della costellazione di Cefeo. 3. Nutazione Come risulta da un’analisi più rigorosa, nel moto di precessione l’angolo α non rimane costante, ma oscilla periodicamente tra due valori fissi, producendo un moto secondario che prende il nome di nutazione. Anche nel caso della Terra, quindi, al moto di precessione dell’asse è sovrapposto un moto di nutazione, del periodo di circa 18,8 anni.
Page 1: Giroscopio 1. Introduzione Il giros

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