O Momento Angular, também chamado Momentum Angular ou Quantidade de Movimento Angular, é uma das grandezas conservadas na natureza como efeito da inércia. Isso significa que um objeto que está girando tende a manter seu giro, bem como um objeto que está em movimento tende a continuar se movendo.
O Giroscópio é um dispositivo utilizado no ensino de física para demonstrar a conservação do Momento Angular. O dispositivo é composto por um volante, ou rotor, preso a um eixo com ao menos um grau de liberdade de rotação. No caso do objeto exposto, o volante possui três graus de liberdade, ou seja, após colocado em rotação, ele fica estável independentemente do movimento do suporte.
O GIF à direita demonstra o funcionamento de um giroscópio. Este GIF, retirado da Wikipedia, foi criado por Lucas Vieira e é registrado como domínio público.
O movimento de rotação apresenta algumas particularidades. Uma roda de bicicleta suspensa somente em uma das extremidades do seu eixo, quando não está girando, tomba imediatamente. No entanto, se ela estiver girando, o movimento realizado é a PRECESSÃO. O vídeo abaixo, criado pela USP, demonstra melhor esse efeito interessante da mecânica de corpos em movimento circular, o movimento de precessão.
O movimento de rotação pode ser observado e explorado para fins didáticos em brinquedos como o pião e o spinner. Outras curiosidades interessantes sobre o Momento Angular são respondidas em posts do Centro de Referência para o Ensino de Física (CREF) do Instituto de Física da UFRGS. No site, há uma resposta sobre o equilíbrio de uma bola de basquete sobre o dedo e outra sobre a precessão da Terra e as estações do ano.
A história dos giroscópios e seu uso atual
A história do giroscópio remonta sua origem no pião, brinquedo infantil desenvolvido em diversas civilizações antigas. O primeiro registro do uso de um algo similar a um giroscópio com instrumento de medida é o Espelho de Serson, em 1743, um instrumento de navegação utilizado para definir o horizonte em dias nublados. A partir de 1817 foram criados giroscópios com esferas ou discos, utilizados primariamente como ferramentas de ensino. Em 1852, Léon Foucault cunhou o nome giroscópio e utilizou o instrumento para medir a rotação da Terra.
A partir da criação de motores elétricos, em 1860, foi possível criar giroscópios que girassem indefinidamente. Esta inovação possibilitou o uso de giroscópios como ferramentas de medida de direção para barcos e veículos, com a criação da primeira bússola giroscópica em 1904.
Durante o Século XX, foram desenvolvidas tecnologias de medida de aceleração e sistemas de navegação inercial baseadas no uso de giroscópios, permitindo a criação de mísseis balísticos. Durante a Segunda Guerra Mundial, os giroscópios também foram utilizados para estabilizar armas de aviões e baterias antiaéreas.
Atualmente, ainda há muitos usos para os giroscópios. Com as tecnologias de miniaturização, foi possível introduzir o giroscópio como acelerômetro em qualquer dispositivo digital, como relógios, celulares e videogames. A propriedade de estabilização dos giroscópios possui muitos usos, inclusive para o cinema nas câmeras estabilizadas. Os giroscópios ainda são utilizados como instrumentos de medida de direção e geolocalização, entre outros.
Pesquisa: Gabriel Cury Perrone; Físico UFRGS / Maio 2020