Meccanica - giroscopi
Giroscopio di Fessel
SCHEDA TECNICA
INVENTARISTATO
Bilancia di Fessel
Bilancia di Fessel
1818Nº //
1838Nº //
P.A.Nº //
187037
1925a34
Completo
Integro
Funzionante
Dimensioni
MATERIALI: ottone, piombo, acciaio, legno
BIBLIOGRAFIA & PRESTITI
DATABASE
Datazione: 1868 - 1874
Non esposto
Descrizione          Funzionamento: spiegazione - verifica          Testi&Curiosità


Immagine, Malfi, © D 2008
Fonti
 

L'apparecchio è formato da una base circolare di legno con colonna d'ottone alla cui sommità e presente una forcella in ottone. Qui è libera di ruotare una camicia cilindrica sempre in ottone con la funzione di sostenere, con possibilità di scorrimento, un'asta cilindrica in ferro. Una vite a pressione in ottone dà la possibilità di impedire il libero scorrimento dell'asta di ferro. Altre due viti, disposte lateralmente, consentono invece di bloccare l'asta in una posizione inclinata rispetto all'orizzontale.

In corrispondenza di una delle due estremità dell'asta è unito (tramite un opportuno elemento in ottone di raccordo) un anello circolare di ferro la cui funzione è quella di sostenere il perno di rotazione del giroscopio. Si tratta, in altre parole, del sistema di sospensione del rotore del giroscopio, rotore costituito da un disco massiccio d'ottone. Una vite a pressione permette di staccare dal telaio il perno del rotore, mentre la messa in rotazione del rotore stesso avviene svolgendo rapidamente uno spago avvolto intorno al perno di sostegno.

L'altro capo dell'asta di ferro è libero, ma (tramite un apposito elemento in ottone) possono essere agganciati fino a tre pesi. La presenza dei pesi non è giustificata solamente per permettere di equilibrare l'asta (come se si trattasse di una bilancia), ma è determinate per l'innesco del moto di precessione del giroscopio.

Per realizzare l'esperienza, si equilibra per prima cosa l'asta spostando in avanti o all'indietro l'elemento di sostegno dei pesi, quando esso sorregge solo due dei tre pesi applicabili. In queste condizioni è evidente che la posizione orizzontale dell'asta deriva dal fatto che il momento prodotto dalla forza peso del giroscopio (rotore più telaio) è equilibrato da quello prodotto dai pesi agganciati all'altra estremità dell'asta. Una volta trovato il punto di perfetto equilibrio, si verifica che aggiungendo il terzo peso sopra agli altri due, l'asta ruota dalla parte dei pesi e che (sempre a partire dall'equilibrio) togliendo invece un peso, l'asta si inclina dalla parte del giroscopio. Il sistema risponde quindi come una banalissima leva.

Tuttavia il comportamento del sistema è nettamente diverso quando il rotore è messo in rapida rotazione. Aggiungendo il terzo peso, anziché inclinarsi dalla parte dei pesi, l'asta inizia a ruotare intorno al suo centro di sospensione, per poi inclinarsi sempre di più al diminuire della velocità di rotazione del disco d'ottone. Se invece, sempre a partire dall'equilibrio, si fosse rimosso un peso, il sistema si sarebbe messo a ruotare in senso opposto inclinandosi poi gradualmente dal lato del giroscopio al diminuire della velocità di rotazione del disco d'ottone. Quanto detto si spiega osservando che il punto di sospensione dell'asta non è altro che il punto fisso Ω del giroscopio e che l'aggiunta o la sottrazione di un peso introduce la presenza di un momento esterno (quello relativo alla forza peso) diverso da zero. Pertanto l'asse di rotazione del giroscopio (asse di figura) si mette a ruotare intorno all'asse di precessione (perpendicolare al suolo e ovviamente passante per Ω).