Precesión
14 mar, 2012
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PDFGiroscópica
PRESENTACIÓN: Los sistemas rígidos en rotación tienen tendencia a mantener su eje siempre que no exista una fuerza sobre ellos que los desvíe. El ángulo que forma el peso con el eje de giro provoca un momento que es el responsable del movimiento de precesión.
- Non-Mathematical Explanation of Precession, John Cordell, Phys. Teach. 49, 572 (2011)
- ‘It Has to Go Down a Little, in Order to Go Around’ — Revisiting Feynman on the Gyroscope, Svilen Kostov and Daniel Hammer, Phys. Teach. 49, 216 (2011)
7 responses to "Precesión"
Debido a que la Tierra no es una esfera perfecta, sino que está achatada en los polos, y también debido a que es parcialmente deformado por la atracción gravitatoria del sol, sufre un movimiento de precesión de sentido inverso al de rotación y que recibe el nombre de precesión de los equinoccios. El movimiento de precesión completo toma alrededor de unos 25700 o 25800 años, aunque debido a que se ve afectado por el movimiento de las placas tectónicas, no tiene una periodicidad precisa.
Este movimiento es responsable de que el polo celeste no indique siempre al mismo punto, y de hecho, la estrella Polar no coincide de forma precisa con el polo celeste.
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El giróscopo fue construido hace más de un siglo por Foucault con el objetivo de demostrar el movimiento de rotación de la Tierra. Todo giróscopo o giroscopio presenta dos propiedades principales, la rigidez giroscópica y la precesión. No cabe duda que desde un punto de vista físico es un aparato muy interesante de analizar, aunque en mi opinión lo verdaderamente destacable es su aplicación a los instrumentos de navegación. Actualmente constituye una parte muy importante en los sistemas de navegación automática usados en los barcos. Una de sus utilizaciones más frecuentes es como elemento principal del girocompás, un aparato que ha sustituido a las agujas magnéticas en muchos buques. La acción directora en estos instrumentos la ejerce un giróscopo con dos grados de libertad y amortiguamiento, para obtener así la indicación del norte verdadero.
Estos equipos también se encuentran en los sistemas de navegación automática o guiado inercial de aviones, naves espaciales, misiles teledirigidos, cohetes y submarinos.
Para entender los movimientos de este instrumento, es interesante visualizar el siguiente vídeo, o participar en una experiencia en algún museo como la que se muestra a continuación.
Hoy en día, no se muy bien debido a que, pero los trompos están volviendo a la moda en los colegios e institutos. Creo que es muy interesante aprovechar eso para introducir, con ayuda del giroscopio, la ciencia detrás del movimiento de estos juguetes. Seguro que despierta la curiosidad de mas de algún estudiante.
Otra aliada importante a la hora de tratar los movimientos de precesión es la danza. En el ballet, es muy empleado el movimiento conocido como fouette, asi como las pirouettes, en los cuales se puede observar el mismo efecto que ayuda al bailarin o baiarna a mantenerse en su eje.
Una demostración de la conservación del momento angular y la precesión que deja pasmado cuando el giroscopio se queda enganchado por la cuerda de uno de sus extremos. Además las múltiples aplicaciones de los giroscopios en la vida real (aviación, navegación, teléfonos móviles, medicina, etc) son también un incentivo para los jóvenes, que suelen encontrar la ciencia muy ajena a su día a día. Otra forma incluso más espectacular de ofrecer un giroscopio sería usando un levitrón. En esta página del MIT podemos encontrar una explicación de cómo funciona un levitrón.
La Precesión y la Nutación, fenómenos que estudié en Geodesia y de los cuales nunca había visto un experimento. Sugiero se investigue lo que estos dos fenómenos provocan en la rotación y la traslación de la Tierra.
En el campo de la balística, debido a los procesos de fabricación, la masa de los proyectiles no es homogénea y sus formas geométricas no son perfectas. Esto hace que durante su vuelo no exista una coincidencia exacta del centro de gravedad del cuerpo con el punto de aplicación de la fuerza, ni tampoco que su centro de masa esté justamente en el centro del eje longitudinal de avance. Además, ocurre que durante el vuelo aparece la resistencia que causa el aire a su avance, que el proyectil sigue una trayectoria del tipo curvilínea y que existe una perturbación del proyectil por el aire a presión o CO2 sobre el plano de la boca del cañón del arma. Todo esto da como resultado una inestabilidad aerodinámica que tiende a inclinar al proyectil sobre su eje de geometría y alrededor del centro de gravedad cuando la rotación sobre el eje de revolución es deficiente, irregular o nula. Para lograr estabilizarlo aerodinámicamente contra estos efectos, se le imprime al proyectil un movimiento de rotación a través de las estrías del cañón del arma, lo que tiene como finalidad el cambiar permanentemente la posición relativa del centro de resistencia al vuelo.