Gyroskopische Kreisbewegungen

Der Beschleunigungssensor misst, in welchem Maß sich die Beschleunigung auf gerader Linie verändert. Um den Grad der Beschleunigung bei Drehungen und Kurven zu messen, wird häufig ein Gyroskop oder Kreiselinstrument verwendet. Diese faszinierende Einrichtung, die häufig in Kinderspielzeug Verwendung findet, besteht normalerweise aus einer sich schnell drehenden Scheibe, die so aufgehängt ist, dass sie sich in ihrem Rahmen bewegen kann. Die einfachste Form des Gyroskops ist ein handelsüblicher Spielzeugkreisel. Wenn sich die Scheibe im Gyroskop (oder das Gehäuse des Kreisels) schnell dreht, hat sie einen beträchtlichen Drehimpuls – das ist der Schwung, der sie am Rotieren hält –, und der ist etwas, das erhalten wird. Sie müssen Arbeit einsetzen, um ihn wieder verschwinden zu lassen.

Diese Erhaltung kam bereits ins Spiel, als es um Wasser ging, das durch eine Flussbiegung fließt. Der Drehimpuls hängt sowohl von der Masse ab als auch von der Entfernung der Masse zum Mittelpunkt. Daher drehen sich Eiskunstläufer schneller, wenn sie die Masse näher an den Mittelpunkt holen, indem sie die Arme an den Körper heranziehen.

Im Falle des Gyroskops gilt: Wenn die Scheibe einen großen Drehimpuls hat, weil sie sich extrem schnell dreht, widerstrebt sie jedem Versuch, ihre Ausrichtung zu ändern, weil das ihren Drehimpuls verändern würde. Ihre kardanische Aufhängung erlaubt der Scheibe, sich ungehindert in alle drei Dimensionen zu bewegen. Kurvt und wendet nun das Objekt, an dem die kardanische Aufhängung befestigt ist – in unserem Fall das Flugzeug –, behält die Scheibe ihre ursprüngliche Ausrichtung, wenn sich die Maschine um sie herum bewegt. Anhand der Messung, wie sich die Ausrichtung der Scheibe verändert, kann man die seitliche Beschleunigung ablesen und die Flugbahn der Maschine erkennen.