Fuerza centrípeta en un giroscopio

Me doy cuenta de que hay otra pregunta sobre la fuerza centrípeta involucrada en el movimiento de un giroscopio, pero encontré que la respuesta no es muy completa.

Con respecto a un giroscopio unido a un resorte vertical, entiendo que la precesión de un giroscopio giratorio se debe a un par (debido al peso de la rueda y la tensión en la cuerda que actúa como un par) que cambia la dirección del momento angular de la rueda sobre su eje central. Sin embargo, en una pregunta que resolví, se decía que la cuerda formaba un ángulo con la vertical, de modo que la componente horizontal de la tensión proporcionaba la fuerza centrípeta necesaria para el movimiento circular. Estoy un poco confundido acerca de esto: la fuerza centrípeta en el caso de una bola unida a una cuerda que gira en un círculo horizontal actúa para mantener el movimiento circular y garantizar que la bola no salga volando en línea recta con su velocidad lineal. en ese instante

Sin embargo, en el caso del giroscopio, ¿no cambia constantemente el par el eje de rotación de modo que el giroscopio se mueva en un círculo horizontal? Parece que el par es lo que mantiene la rueda moviéndose en un círculo horizontal al cambiar el eje giratorio en un plano horizontal, entonces, ¿por qué se necesita una fuerza centrípeta adicional proporcionada por un componente de tensión?

¿Puedes escribir las ecuaciones que resolviste?
¿Qué otra pregunta?

Respuestas (1)

No estoy seguro de entender su pregunta, pero permítame presentar algunos comentarios, espero que sean útiles.

Permítanme discutir primero el caso más simple, una rueda de giroscopio montada en cardán.

Giroscopio montado en cardán

(Esta imagen es de una respuesta mía de 2012 que explica el mecanismo de la precesión giroscópica

El montaje del cardán soporta el centro de masa de la rueda del giroscopio.

Si se agrega un peso, tal que tiende a inclinar la rueda del giroscopio, entonces el movimiento de precesión resultante es alrededor del centro de masa de la rueda del giroscopio.

Con el centro de masa de la rueda del giroscopio permaneciendo en el mismo lugar, por supuesto, no hay necesidad de una fuerza centrípeta.


Sin embargo, a menudo la configuración no tiene un montaje de cardán. Por lo general, se usa una rueda de bicicleta, con una cuerda vertical unida a un extremo del eje.

Suponga que desea que ese punto de suspensión permanezca en el mismo lugar. En ese caso, el movimiento de precesión tiene el centro de masa de la rueda girando en un círculo. Ese movimiento circular requiere una fuerza centrípeta para sostenerlo.

Entonces:
una fuerza centrípeta, si es necesario proporcionarla, no está involucrada en el mecanismo de precesión giroscópica.

El caso de una rueda de bicicleta montada en una cuerda con el punto de suspensión en el mismo lugar: si el movimiento de precesión aquí hace que el centro de masa gire en un círculo, no entiendo por qué se necesita una fuerza centrípeta para sostener este movimiento. ¿Por qué se necesitaría una fuerza centrípeta para sostener un movimiento circular que está siendo causado/impulsado continuamente por algo?
@ani Esto es independiente de si el movimiento de circunnavegación se produce en el curso del movimiento de precesión o el movimiento de circunnavegación de un objeto que no gira. De cualquier manera: si no se proporciona fuerza centrípeta, un objeto en movimiento se moverá en línea recta. El movimiento a lo largo de un círculo requiere una fuerza centrípeta. El movimiento de precesión es causado, pero no causado continuamente. El movimiento de precesión es causado y subsiguientemente sostenido. Vea la respuesta de 2012 a la que ya me había vinculado: el mecanismo de precesión giroscópica
En el caso de una rueda de bicicleta con una cuerda vertical unida a un extremo del eje: ¿es la fuerza centrípeta asociada con la precesión lo que hace que una rueda en movimiento retroceda por encima del ángulo de equilibrio?
Fuerza centrípeta en un giroscopio
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