Giroscpio Introduo Os giroscpios podem ser objetos muito intrigantes, pois se movem de formas peculiares e parecem desafiar a gravidade. Estas propriedades especiais fazem do giroscpio um objeto extremamente importante, sendo usado em nossa bicicleta e at em sistemas de navegao avanados como naves espaciais. O giroscpio veio a substituir a bssola (agulha magntica) na navegao martima. Na aviao, serve de girocompasso e piloto automtico, permitindo o vo em condies de visibilidade zero. Nos vos espaciais o dispositivo fundamental para a orientao das espaonaves. O giroscpio consiste essencialmente em uma roda livre, ou varias rodas, para girar em qualquer direo e com uma propriedade: ope-se a qualquer tentativa de mudar sua direo original. As agncias espaciais utilizam um aparelho baseado no giroscpio conhecido como giroscpio humano para o treinamento de astronautas. O astronauta utiliza o peso como motor e tem a sensao de "driblar a gravidade". Somente depois de estar apto ao Giroscpio humano o astronauta estar pronto para fazer viagens espaciais. A estao espacial russa Mir usava 11 giroscpios para manter sua orientao com o sol, e o telescpio espacial Hubble possui tambm muitos giroscpios. Efeitos giroscpios so tambm usados em brinquedos como iois, pies e frisbees. Neste artigo, entenderemos por que os giroscpios possuem tantas finalidades e so usados em lugares to diferentes. Precesso Se voc j brincou com giroscpios de brinquedo, sabe que eles podem executar todo tipo de truque interessante: podem se equilibrar em um barbante ou em um dedo e mantiver o movimento sobre o eixo de giro de vrias maneiras esquisitas. O efeito mais interessante, porm, chamado de precesso. Esta a parte em que o giroscpio desafia a gravidade. A habilidade de um giroscpio de "desafiar a gravidade" desconcertante. Como isso pode acontecer? Em casos gerais, a precesso funciona assim: se voc rotaciona um giroscpio sobre seu eixo de giro, o giroscpio tentar rodar sobre um eixo perpendicular a esse eixo de giro. Assim:

Figura 1 - O giroscpio est girando em seu eixo Figura 2 - Uma fora aplicada para tentar rodar o eixo de giro Figura 3 - O giroscpio est reagindo fora aplicada ao longo da perpendicular do eixo dessa fora Ento por que a precesso acontece? O que causa a precesso? Por que um giroscpio possui este comportamento? Parece totalmente sem sentido que o eixo de uma roda de bicicleta possa manter-se no ar desta forma. Se voc pensar no que est acontecendo nas diferentes partes do giroscpio enquanto ele roda, ver que este comportamento completamente normal! Vamos dar uma olhada em duas pequenas sees do giroscpio enquanto ele roda - a parte de cima e a de baixo, assim: Foras so aplicadas ao eixo: as duas pontas identificadas tentaro se mover nas direes indicadas

Quando a fora aplicada ao eixo, a seo de cima do giroscpio tentar se mover para a esquerda, e a seo de baixo tentar se mover para a direita, como mostrado. Se o giroscpio no est girando, ento a roda fica pendurada, aproximadamente na horizontal.

Se o giroscpio est girando, pense o seguinte: a primeira lei de Newton do movimento afirma que um corpo em movimento se mantm em movimento com velocidade constante ao longo de uma linha reta, a menos que atue sobre ele uma fora que desequilibre essa situao. Ento o ponto de cima do giroscpio acionado pela fora aplicada ao eixo, e ele comea a se mover para a esquerda. Ele continua tentando se mover para a esquerda por causa da primeira lei de Newton do movimento, mas o giro do giroscpio o rotaciona, desta maneira:

Como os dois pontos rodam, eles continuam se movendo Este efeito a causa da precesso. As diferentes sees do giroscpio recebem foras em um ponto, mas rodam em posies novas. Quando a seo de cima do giroscpio roda 90, ele continua tentando se mover para a esquerda dela. O mesmo verdade com a seo de baixo - ela roda 90 e continua tentando se mover para a direita dela. Estas foras giram a roda na direo da precesso. Como os pontos identificados continuam a rodar mais 90, seus movimentos originais so cancelados. Ento o eixo do giroscpio fica na horizontal no ar e precessa. Quando voc entende isto, percebe que a precesso no nada misteriosa: est totalmente dentro das leis da fsica. O giroscpio e suas finalidades Uma vez que voc gira um giroscpio, seu eixo procura apontar na mesma direo. Se voc montar o giroscpio em um conjunto de argolas de suspenso de bssola para que continuem apontando na mesma direo, ele ir. Esta a base de um giro-compasso. Se voc montar dois giroscpios com seus eixos a 90 um do outro em uma plataforma, e posicion-los dentro de um conjunto de argolas de suspenso de bssola, a plataforma permanecer completamente rgida, enquanto as argolas rodam em qualquer direo. Esta a base dos SISTEMAS DE NAVEGAO INERCIAIS (INS). Em um INS, sensores nos eixos das argolas detectam quando a plataforma rotaciona. O INS usa estes sinais para entender as rotaes do veculo relativas plataforma. Se voc adicionar plataforma um conjunto de trs acelermetros sensveis, saber exatamente aonde o veculo est indo e como seu movimento est mudando nas trs direes. Com esta informao, o piloto automtico de um avio pode manter o curso e o sistema de guia de um foguete pode inserir o foguete na rbita desejada. Falarei um pouco sobre os iois e respectivamente na bssola.

IntroduoAparentemente, o ioi um brinquedo incrivelmente simples: nada mais do que um carretel atado a um pedao de corda. Mas nas mos certas, pode ser algo extraordinrio: um jogador de ioi pode faz-lo voar em todas as direes, pairar no ar e voltar rapidamente a sua mo. Corda e madeira (ou plstico) ganham vida.

Isso pode parecer magia, mas simplesmente fsica. Tanto o ioi clssico quanto os sofisticados iois "automticos" que apareceram nos ltimos anos so demonstraes notveis de princpios cientficos fundamentais.

O ioi um dos brinquedos mais populares do mundo

Neste artigo, vamos examinar esses princpios para descobrir o que faz os iois se comportam de um modo to inesperado. Tambm vamos ver a histria dos iois e como eles foram modificados ao longo dos anos.

Uma boa viradaO ioi um dos brinquedos mais populares e durveis de todos os tempos. Os gregos brincavam com eles h mais de 2.500 anos e h evidncias de que os chineses desenvolveram brinquedos semelhantes antes disso. Em todo caso, o ioi demonstrou uma longevidade fenomenal: mais velho do que qualquer outro brinquedo, exceto a boneca. Aconteceram diversas variaes no design do ioi ao longo dos anos. No desenho original, que ainda era popular at o comeo do sculo XX, a corda era atada com segurana ao eixo da roda. Esse design alcanou enorme popularidade na Europa, no sculo XVIII e no XIX, onde teve nomes diferentes, como bandelore, quiz e L'emigrette. No ioi moderno, trazido aos Estados Unidos das Filipinas, nos anos 20 (veja abaixo), a corda faz apenas um lao em volta do eixo da roda. Para entender o significado dessa diferena, vamos examinar os princpios fsicos em ambos os tipos de iois.

No design original do ioi, a corda era presa no eixo da roda; no design moderno, a corda s firmada com um lao em volta do eixo da roda, permitindo ao ioi "dormir"

Em ambos os designs, o jogador de ioi enrola a corda justamente em volta do eixo. Na mo dele, o ioi tem uma certa quantidade de energia potencial (energia de posio). Esta energia potencial toma duas formas diferentes: o ioi mantido no ar, ganhando potencial para cair; a corda enrolada do ioi lhe d potencial para girar ao se desenrolar.

Quando o ioi solto, ambas as formas da energia potencial mudam para energia cintica. O carretel do ioi cai diretamente no cho, o que constri certa quantidade de momento linear (momento em uma linha reta). Ao mesmo tempo, a corda se desenrola e o carretel gira, construindo o momento angular (momento da rotao). Quando o ioi chega ao fim da corda, ele no pode descer mais. No entanto, pelo fato de ter muito momento angular, continuar girando. O movimento de rotao d ao ioi estabilidade giroscpica. Um objeto girando resiste a mudanas no seu eixo de rotao porque uma fora aplicada se move junto com o prprio objeto. Se voc pressionar um ponto de uma roda girando, por exemplo, esse ponto se mover em volta da roda enquanto ele ainda est sentindo a fora que voc aplicou. Como o ponto da fora continua a se mover, ele termina de aplicar a fora em fins opostos da roda e a fora se equilibra. Este fenmeno mantm o eixo de um ioi perpendicular corda, contanto que o ioi esteja girando rpido o suficiente. Se a corda estiver fixada com segurana ao eixo do ioi, como no design original, o eixo girando agarrar a corda e comear a rebobin-la; e o ioi ir subir pela corda. O jogador de ioi deve dar um puxo leve na corda quando o ioi volta, para compensar a energia perdida para a frico. No ioi moderno, h menos frico entre a corda e o eixo, uma vez que a corda s laada em volta do eixo. Quando o carretel se desenrola completamente, no agarrar automaticamente: ele ir girar livremente. Para conseguir que o ioi rebobine, o jogador tem que dar um pequeno puxo na corda. Este puxo aumenta um pouco a frico entre a corda e o eixo, para que o eixo comece a rebobinar a corda. Uma vez que ele comea a rebobinar, este tipo de ioi voltar ao jogador, como no design antigo. A capacidade de fazer o carretel do ioi girar no final da corda, ou "dormir", fez dele um desafio muito mais interessante. Os jogadores tentam manter o carretel dormindo, enquanto fazem formas com a corda e balanam o ioi em volta delas. Outro truque "passear com o co": deixe o carretel girando no cho antes de pux-lo de volta. Ao longo dos anos, os fabricantes inventaram uma srie de mecanismos para facilitar esses tipos de truques. Na prxima seo, vamos ver algumas das variaes mais populares encontradas em iois modernos.

Mudana de nomeA palavra "ioi" e o design do ioi moderno vem das Filipinas. Diferentemente do ioi original chins e grego, iois filipinos (a palavra significa "vai vai" ou "vai volta" na lngua de Tagalog) tinha a capacidade de "dormir". Este brinquedo nico pode ter sido uma adaptao do ioi chins ou ter sido desenvolvido de uma arma de caa filipina. Em todo o caso, ele existe h algumas centenas de anos na regio. Nos anos 20, um imigrante filipino, chamado Pedro Flores, decidiu trazer este design de ioi aos Estados Unidos. Ele teve sucesso imediato e, em 1929, vendeu a sua companhia para um empresrio chamado Donald Duncan. Duncan fez uma marca do

nome "ioi" e, durante as dcadas que se seguiram, fez a estria de sua companhia como sendo a primeira fabricante de ioi. Os concorrentes de Duncan lanaram produtos semelhantes, com vrios nomes diferentes (inclusive "twirler" e "whirl-a-gig"). Mas o pblico adotou o termo "ioi", levando as companhias rivais a desafiarem a marca de Duncan. Em 1965, o Tribunal Federal de Apelaes determinou que o termo tinha se tornado genrico, assim podendo ser usado por qualquer um. No mesmo ano, a companhia de Duncan foi falncia, vendendo o seu nome para a Flambeau Plastics Company, que ainda vende iois da marca de Duncan.

Adormecido na rodaPara a maioria das pessoas, a parte mais difcil do ioi conseguir fazer o carretel dormir tempo o suficiente para fazer alguns truques. Para conseguir fazer um ioi normal dormir durante algum tempo, voc tem de lan-lo com muita fora para que ele acumule um momento angular forte. Mas quando voc joga um ioi rpido, a sua mo tende a dar uma sacudidela, colocando o carretel de volta. Jogadores principiantes tambm tm problemas em "acordar" um ioi (tirando-o do sono). necessrio muita prtica a fim de conseguir o equilbrio perfeito para fazer o ioi dormir com sucesso. Os fabricantes de ioi tentaram muitas coisas a fim de facilitar a colocao do ioi para dormir e despertar novamente. Uma das melhoras e a mais simples soluo foi redistribuir o peso no ioi para alterar o seu momento de inrcia. O momento de inrcia de um objeto uma medida de quo resistente ele a modificaes na rotao. Isto determinado por dois fatores: quanta massa o objeto tem e a que distncia aquela massa est do eixo de rotao do objeto. O aumento de massa faz com que seja mais difcil girar e parar um objeto, assim como faz o aumento da distncia entre a massa e o eixo de rotao (uma placa de barro em rolo, por exemplo, mais difcil de girar do que uma bola de barro apertada com a mesma massa). Se voc aumentar o momento de inrcia nos discos de um ioi, o ioi ser capaz de dormir por mais tempo - e ele d mais trabalho para parar a rotao. Por essa razo, os fabricantes, muitas vezes, concentram o peso dos iois de alta performance em volta da borda exterior do carretel. Desde que a distncia seja maior entre o eixo de rotao e a maior parte da massa, o carretel ter um maior momento de inrcia. Outra maneira reduzir mais a frico entre a corda e o eixo do ioi. Um mtodo popular configurar um rolamento de esferas em volta do eixo de ioi, de forma que o prprio eixo seja separado da corda. Voc pode ver como funciona um sistema de carregamento tpico no diagrama abaixo.

Um design de ioi com arranjo de rolamento de esferas: os rolamentos reduzem a frico entre a corda e o eixo, e ajudam o ioi a "dormir"

O rolamento compe-se basicamente de duas pistas, trilhas entalhadas para os rolamentos de esferas. A pista interna imediatamente rodeia o eixo e a externa d espaamento largura do rolamento. Os rolamentos de esferas so posicionados entre as duas pistas. A corda do ioi firmada com lao em volta da pista externa, portanto ela nunca toca o eixo. As pistas no so atadas uma outra: a pista interna pode inclinar-se ligeiramente dentro da externa. Quando voc joga o ioi, a ao que se desenrola gira a pista externa. A fora do lanamento inclina a pista interna dentro da pista externa, o que aumenta a frico entre ambas e o rolamento. Efetivamente a ao de inclinar trava as pistas juntas, fazendo com que elas trabalhem em conjunto. Deste modo, a pista externa gira a pista interna, que gira o eixo do ioi. Quando o ioi chega ao fim da corda, o movimento giroscpico dos discos giratrios tende a nivelar as pistas, portanto elas so alinhadas uma com a outra. Com esta configurao, os rolamentos podem mover-se suavemente entre as duas pistas. Se os rolamentos forem propriamente lubrificados, eles reduziro significativamente a frico entre as duas pistas. Esta frico reduzida permite ao eixo girar mais facilmente, o que aumenta o tempo de dormncia. Para acordar o ioi, voc d uma sacudidela. Isto inclina a pista externa em relao pista interna, aumentando a frico nos rolamentos. Os rolamentos se fecham novamente e o movimento giratrio da pista externa traz o ioi de volta para cima, na corda. Este mecanismo facilita manter o ioi dormindo, mas no ajuda muito em fazer o ioi acordar. Na prxima seo, vamos olhar por dentro dos novos iois "automticos" que dormem e voltam sozinhos.

Aperte a embreagemNo entusiasmo com o ioi, do sculo XX, um novo tipo do ioi automtico comeou a surgir em todos os lugares. O Yomega (em ingls), o fabricante principal desses iois, anunciou o seu modelo como "o ioi com um crebro". Realmente, parece que esses iois tm algum nvel de inteligncia, uma vez que eles sabem exatamente quando dormir e acordar, mas o "crebro" , de fato, somente uma embreagem centrfuga. Voc pode ver como este mecanismo funciona no diagrama abaixo.

Nesse ioi, um mecanismo de embreagem solta o eixo quando o ioi est girando rapidamente e o agarra novamente quando o ioi diminui a rotao. Isto faz o ioi voltar automaticamente, antes que ele reduza a velocidade a uma parada.

Como no ioi de rolamento de esferas que vimos na seo anterior, esse design de ioi no deixa a corda tocar o eixo diretamente. Em vez disso, a corda enrolada em volta do carretel. O eixo, que montado para as duas metades do ioi, passa pelo meio do carretel, mas as duas partes no so conectadas. Contudo, o eixo e o carretel vo se mover em unssono quando o ioi girar lentamente, graas ao mecanismo de embreagem dele. O mecanismo de embreagem, que alojado dentro de um dos discos do ioi, compe-se de dois braos de molas metlicas. Esses braos possuem um peso em uma extremidade e so unidos ao corpo do ioi na outra. Quando o ioi est parado ou girado lentamente, as molas apertam os braos contra o carretel, de forma que a rotao do carretel vira o ioi inteiro. Mas como o ioi acelera, a fora centrfuga (em ingls) empurra as extremidades com peso dos braos para fora, contra as molas. Os braos liberam o carretel para que ele e o resto do ioi se movam independentemente. Quando voc joga o ioi, no comeo ele gira devagar. A embreagem travada e os discos so girados pelo carretel que se desenrola. Mas logo antes de o ioi chegar ao fim da corda, ele est girando rpido o suficiente para que a embreagem solte o carretel. O momento angular do disco mantm o ioi girando, mas o carretel diminui a velocidade. Conseqentemente, os discos tambm diminuem a velocidade, e a fora centrfuga que atua nos braos diminui. Quando a fora centrfuga, que aponta para fora, torna-se menor

que a fora das molas, que apontam para dentro, os braos se fecham sobre o carretel. Isto transfere o movimento giratrio dos discos de volta ao carretel, fazendo com que ele traga de volta a corda e, dessa forma, retorne sua mo. Este brinquedo muito mais complicado do que os iois terracota da Grcia antiga, mas ele tem a mesma idia bsica. Os iois continuam sendo populares por causa da sua maravilhosa simplicidade. H alguma magia indefinvel em pegar um carretel comum e, com apenas uma chicotada com o pulso, o tornar ativo, giratrio. No importa quais mecanismos avanados so acrescentados aos iois, essa simplicidade o seu carisma. Para aprender mais sobre iois, inclusive como fazer alguns truques de ioi, confira os links na pgina seguinte.

Tambm existe os bumerangues, segways, submarinos e nibus espaciais. Bssola e seu funcionamento No importa onde esteja na Terra, voc pode segurar uma bssola e ela vai apontar sempre para o Plo Norte. Imagine que est no meio do oceano, olhando em todas as direes e tudo o que consegue ver gua. O tempo est nublado e voc no consegue ver o sol. Como saberia que caminho seguir se no tivesse uma bssola? Muito antes dos satlites GPS e outras tecnologias de navegao, a bssola oferecia aos seres humanos uma maneira fcil e acessvel de se orientar. Mas o que faz com que as bssolas funcionem? Por que ela til para detectar pequenos campos magnticos. Neste artigo, vamos responder a todas essas perguntas e tambm aprender a criar uma bssola! A bssola um dispositivo extremamente simples. A bssola magntica (em oposio bssola giroscpica) consiste de um m pequeno e leve, equilibrado sobre um ponto que funciona como piv quase sem atrito. O m geralmente chamado de agulha. Uma extremidade da agulha sempre marcada com "N" ou colorida de algum modo para indicar a direo norte. A razo pela qual a bssola funciona interessante. Imagine a Terra como tendo um magneto em forma de barra gigante no seu interior. Para que a extremidade norte da bssola aponte em direo ao Plo Norte, deve-se assumir que o magneto em forma de barra tem a extremidade sul no Plo Norte (conforme mostrado no diagrama direita). Se pensar dessa maneira, vai ver que a regra comum de que os opostos se atraem, inerente aos ms, faria com que a extremidade norte da agulha da bssola apontasse em direo extremidade sul do magneto em barra, ento, a bssola aponta para o Plo Norte. Para ser mais exato, o magneto em forma de barra no corre exatamente ao longo do eixo rotacional da Terra. Ele se desvia ligeiramente do centro. Esse desvio chamado

de declinao e a maioria dos bons mapas indica qual a declinao nas diferentes reas (j que ela muda um pouco dependendo da localizao no planeta). O campo magntico da Terra razoavelmente fraco na superfcie. Afinal de contas, o planeta tem quase 12.880 km de dimetro. O campo magntico tem de viajar um longo caminho para afetar a bssola. por isso que a bssola precisa ter um m leve e um apoio sem atrito. Do contrrio, no h fora suficiente no campo magntico da Terra para girar a agulha.

A analogia do "grande m em forma de barra enterrado no centro" funciona para explicar por que a Terra tem um campo magntico, mas obviamente no isso que est realmente acontecendo. Conforme visto acima, pensa-se que o centro da Terra consiste em grande parte de ferro fundido (vermelho). Mas bem no centro, a presso to grande que esse ferro super quente se cristaliza. A conveco causada pelo calor do centro, juntamente com a rotao da Terra, faz com que o ferro lquido se mova em um padro rotacional. Acredita-se que as foras rotacionais na camada lqida de ferro conduzam a foras magnticas fracas em torno do eixo de rotao. Uma bssola magntica apresenta alguns problemas quando usada sobre plataformas em movimento, como navios e avies. Ela tem de estar nivelada e costuma corrigir-se bem devagar quando a plataforma gira. Devido a essa tendncia, a maioria dos navios e avies usa bssolas giroscpicas. Um giroscpio, se for apoiado em uma argola de suspenso e girado, vai manter a direo para a qual est apontando mesmo se a estrutura se mover ou girar. Em uma girobssola, essa tendncia usada para imitar uma bssola magntica. No comeo da viagem, o eixo da girobssola apontado para o norte usando uma bssola magntica como referncia. Um motor dentro da girobssola mantm o giroscpio girando. Assim ela vai continuar apontando para o norte e vai se ajustar rpida e corretamente mesmo se o barco estiver em mares revoltos ou o se o avio passar por uma turbulncia. Periodicamente, a girobssola confrontada com a bssola magntica para corrigir qualquer erro que possa ter surgido. Para mais informaes sobre bssolas, navegao e tpicos relacionados, confira os links na prxima pgina.

Satlites Procedimentos da experincia 1. Colocar o satlite em uma rbita polar. Dentro dele, esto quatro giroscpios e um telescpio. 2. Apontar o telescpio para uma estrela distante, que servir de guia. A sonda GP-B mantm o telescpio sempre alinhado com a estrela movendo o satlite, pois o telescpio foi fixado nele. 3. Alinhar os giroscpios de forma que seu eixo de rotao aponte diretamente para a estrela no incio da experincia. 4. Girar os giroscpios e remover todas as foras externas (presso, calor e campos magntico, gravitacional e eltrico), de modo que os giroscpios girem em um vcuo livre de qualquer influncia, at mesmo a do prprio satlite. 5. Monitorar a orientao da rotao dos giroscpios por um ou dois anos. Manter o telescpio e o satlite alinhados com a estrela-guia e medir os ngulos entre a orientao do telescpio e as orientaes de cada giroscpio. Se o espao-tempo local em torno da Terra for curvado e torcido, os giroscpios devero girar lentamente durante esse tempo, revelando sua forma e movimento.

NASA Os giroscpios O giroscpio foi inventado em 1850 por Jean Bernard Lon Foucault (1819 - 1868), que o utilizou para mostrar que a Terra de fato gira sobre seu prprio eixo. Trata-se de um instrumento livre para girar em qualquer direo. Quando em rotao, no entanto, tende a se opor s mudanas de direo. Um pio um exemplo simples de giroscpio. Pode-se dizer que as rodas de uma bicicleta fazem um papel semelhante ao de um giroscpio: girando, elas tendem a se opor mudana de direo, o que impede que a bicicleta caia. Dizer que o giroscpio se ope mudana de direo significa que o eixo de rotao da roda tende a apontar na mesma direo, mesmo que o aparelho todo se mova. Para ilustrar, imagine um pio girando sobre um bloco: se voc move o bloco, inclinando-o para um lado ou para outro, ainda assim o eixo de rotao do pio permanece na mesma direo.

NASA A sonda GP-B carrega quatro giroscpios, que apresentam movimento de rotao uniforme com freqncia igual a 10 mil rpm. Um engenhoso sistema tornar o giroscpio livre de foras externas, de forma que o eixo de rotao por se tratar de um giroscpio vai se manter constante. A nica coisa que poder alterar o eixo de rotao do giroscpio ser a estrutura do espao-tempo, comprovando a teoria de Einstein: o espao curvo e torcido deve provocar um pequeno desvio na direo do eixo do giroscpio. A preciso dos instrumentos dever ser capaz de medir esse desvio e, assim, comprovar tanto o efeito de arrastamento de estrutura como a curvatura do espao.

NASA O giroscpio da GP-B em si uma esfera que difere de uma esfera perfeita por poucas camadas atmicas. Trata-se, portanto, da mais perfeita esfera j fabricada pelo homem. Calcula-se que entre o ponto mais baixo e o mais alto de sua superfcie exista uma distncia de 0,01 mcron. Por comparao: se a esfera tivesse o tamanho da Terra, o ponto mais alto de sua superfcie (por exemplo: a montanha mais alta) teria cerca de 2,50 m de altura. O nico objeto conhecido cuja forma esfrica mais perfeita que a da esfera do giroscpio da GP-B uma estrela de nutrons, que uma estrela que entrou em colapso gravitacional (caiu sobre si mesma) e atingiu um estado de equilbrio entre a atrao gravitacional e as foras nucleares. O giroscpio foi construdo com quartzo fundido que foi retirado de uma mina no Brasil e levado para a Alemanha, onde foi separado, esmaltado e moldado para, depois, ser novamente esmaltado e moldado, at ficar livre de todas as impurezas.

O resultado foi uma esfera do mais puro cristal de quartzo. A esfera revestida por uma fina camada de nibio de cerca de 1.270 nanmetros um metal que se torna supercondutor a uma temperatura de 9,25 K (cerca de 263C).

NASA O giroscpio fica numa cmara rarefeita ao mximo (quase vcuo) e resfriada at 1,65 K (-271,4C) a melhor garrafa trmica construda at hoje. Para manter a baixa temperatura, ser usado hlio lquido. Essa temperatura mais do que suficiente para que o nibio se comporte como um supercondutor. Um fenmeno interessante que ocorre com materiais supercondutores que, quando estes so dotados de movimento de rotao, um campo magntico produzido ao seu redor, e o eixo central do campo magntico coincide exatamente com o eixo de rotao do corpo. Dessa forma, haver ao redor da esfera um campo magntico cujo eixo central servir para que se efetue a medida da direo do eixo de rotao sem que seja necessrio tocar na esfera. O fenmeno descrito chamado de efeito London, por ter sido previsto por Fritz London em 1948 e verificado experimentalmente em 1963. Para saber para qual direo o giroscpio est apontando, a sonda dever monitorar a orientao do campo por meio de um arco fino de metal supercondutor que enlaa o giroscpio e ligado a um aparelho chamado Squid (dispositivo de interferncia quntica). Se o giroscpio se inclinar, o mesmo acontecer com o campo magntico, e essa mudana afetar a corrente eltrica no lao supercondutor.

NASA O dispositivo Squid to sensvel que pode detectar uma variao de 5.10-14 gauss no campo magntico. Essa variao 10 trilhes de vezes mais fraca do que o campo magntico terrestre. A variao de 5.10-14 G corresponde a um desvio no ngulo do eixo da ordem de 0,1 milissegundo de arco. Para medir as variaes do eixo de rotao do giroscpio, preciso que haja uma linha de referncia: justamente a linha entre o telescpio e a estrela de referncia. Para que isso ocorra, o telescpio dever apontar precisamente para o centro da estrela: dentro de uma faixa de 1,0 milissegundo de arco. Alm disso, h outro detalhe muito interessante: aparentemente, o satlite carrega os giroscpios esfricos para a realizao da experincia. Na realidade, um dos giroscpios est em queda livre ao redor da Terra e ele que conduz a nave em uma rbita gravitacional quase perfeita (dentro de uma faixa de 10 milissegundos de arco). Sistemas de navegao inercial O sistema de navegao inercial (em ingls: Inertial Navigation System, INS), tambm conhecido como plataforma inercial, em forma simples, a partir de giroscpios e acelermetros, permite obter um plano de referncia estabilizado (eles podem determinar os movimentos, nos 3 eixos, de uma plataforma lanadora de um projtil). Graas a ele, facilitado o clculo das coordenadas de lanamento, desde estes eles so levados a cabo de acordo com uma plataforma estacionria e seu resultado corrigido em funo do movimento da plataforma nos 3 eixos. Em um navio, tanque, mssil ou avio, os movimentos produzidos pelas oscilaes em resposta s irregularidades do terreno, ou s mudanas de inclinao, como o caso; eles complicam o clculo de predio da posio futura do objetivo e do prprio navio. Isto simplificado notavelmente ao trabalhar em uma plataforma estabilizada. O sistema utiliza-se de giroscpios, acelermetros, plataforma de inrcia e computador para medir aceleraes espaciais conhecidas e determinar a posio em relao ao ponto de partida em latitude e longitude. Esta tecnologia cede lugar a sistemas mais precisos e compactos como o sistema de navegao por satlite (GPS). Histria

O sistema foi desenvolvido na dcada de 1950 para determinar a posio de um veculo de forma autnoma - sem enviar ou receber sinais - segundo as Leis de Newton. Fontes de informaes How Stuff Works da Uol - http://www.hsw.uol.com.br/ Edilson Alves Rocha Junior, RA: 578609-6 7 Semestre de Engenharia Aeronautica