¿Qué es exactamente lo que hace que los giroscopios oscilen como se ve en este video? http://www.youtube.com/watch?v=gdAmEEAiJWo
Incluso cuando mi giroscopio de juguete gira en la Tierra, tengo oscilaciones. ¿Es esto el resultado de imperfecciones en mi giroscopio y/o los reproductores de CD como se ve en el video? ¿Es porque el eje de rotación del giroscopio no es perfectamente perpendicular al punto de pivote? Si eso es cierto, ¿por qué todavía tienes imperfecciones en el espacio donde no hay gravedad para crear una precesión giroscópica?
Lo que ves en el video, un diskman con el CD girando, es un caso de movimiento sin torsión. El bamboleo en ese caso se llama 'precesión sin par'. (No es un nombre bien elegido ese, porque no es análogo a lo que se llama 'precesión impulsada por torque').
En ese video, es un CD en un diskman, por lo que la masa del diskman también afecta el movimiento. Pero si suelta el CD en movimiento libre, mientras gira, también puede tambalearse. Eso no se debe a una distribución desigual del peso; el hecho de que el CD sea cilíndricamente simétrico no significa necesariamente que girará alrededor de su eje de simetría cuando se le suelte al movimiento de giro libre. El disco también puede tener una componente de giro alrededor de un eje que no coincide con el eje de simetría. Lo que ves entonces es un tambaleo. En ausencia de la fricción del aire, persistirá tal estado de oscilación del movimiento giratorio.
Un giroscopio giratorio en la tierra que está en precesión es un caso de precesión impulsada por par. (Como dije, no es análogo al caso sin torsión).
Como observa, el patrón de movimiento habitual es la precesión y, además, una oscilación más pequeña. Esa oscilación más pequeña se llama 'nutación'.
Por lo general, cuando suelta un giroscopio, intenta hacerlo con cautela, para no agregar nutación. Prefieres ver una precesión perfecta.
Lo que provoca/permite la nutación no es una asimetría en el giroscopio. Un giroscopio ideal también puede moverse con nutación. Simplemente dale un golpe a un giroscopio giratorio/de precesión y agregas una nutación al movimiento de precesión. En general, la nutación se amortiguará más rápido que la precesión, por lo que generalmente verá que la nutación se desvanece mientras la precesión/giro aún es fuerte. (Y si el movimiento giratorio es muy rápido, la nutación también es muy rápida y la amplitud es muy pequeña, tan pequeña que no se ve a simple vista).
La discusión más completa que conozco sobre el movimiento de giro libre y el movimiento de los giroscopios, y cómo ambos se relacionan entre sí, es la de Eugene Butikov y su equipo:
Precesión forzada de un giroscopio
(Las animaciones que ilustran requieren el complemento del navegador Java)
Conservación del momento angular. Un giroscopio no perturbado girará alrededor de un eje, por lo que su vector de momento angular coincide con este eje de rotación. Si ahora perturba el giroscopio empujándolo cerca del borde, induce una segunda rotación, alrededor de un eje diferente, con un pequeño momento angular. . La conservación del momento angular nos dice que la suma de estos dos permanece constante. Pero este vector total ya no coincide con el eje de rotación original. El resultado es que, si es más pequeña que , el eje de rotación original precederá alrededor de la dirección de , de modo que todo el giroscopio se tambalea.
En la Tierra, la gravedad jugará un papel si el giroscopio no es simétrico (por ejemplo, cuando pones un peso en uno de los extremos del eje de rotación), lo que conducirá a un movimiento más complejo.