Gyroskopischer Effekt
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 die Auswirkung dieses Effekts am besten an einer über den Tisch gerollten Münze oder durch einen über eine waagrechte Fläche gerollten Autoreifen zu demonstrieren. Wird der rollende Kreisel einigermaßen senkrecht in Bewegung gebracht, rollt er zunächst geradeaus. Mit abnehmender Geschwindigkeit werden aber die Störkräfte, die nicht senkrecht verlaufen, relativ so groß, dass der rollende Kreisel kippt. Aufgrund des oben beschriebenen Phänomens führt er aber gleichzeitig eine „selbsttätige Lenkbewegung“ in genau die Richtung aus, in die er vorher gekippt ist. Dadurch ist er in der Lage, sich selbst „auszusteuern“.
Gyroskopischer Effekt bei Zweirädern
Dieser Effekt hat zur Folge, dass man mit einem Zweirad freihändig fahren kann. Durch Abknicken in der Hüfte 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 Fahrrades erzeugt ein Drehmoment auf das Vorderrad in der richtigen Richtung. Ähnlich wie eine rollende Münze zieht das kippende Fahrrad 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: siehe Fahrradfahren und Motorradfahren.
Beispiele für die Nutzung des gyroskopischen Effekts
Bei Schusswaffen wird das [[Projektil in Drehung versetzt, um seine Ausrichtung im Flug stabil zu halten. Eine spiralförmige Nut im Lauf der Waffe versetzt 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.
Beim Diskuswurf und bei wird eine Rotation ebenfalls zur Stabilisierung der Ausrichtung im Flug genutzt.
Im Weltraum konnte Anfang 2000 eine Mission verlängert werden, da festgestellt ein von den Astronauten betätigtes Fitnessrad zur Stabilisierung der Raumfähre beitrug und dadurch Treibstoff einparte [1]