Ein Gyroskop oder Kreiselinstrument findet in der Luft- und Raumfahrt zur Lagestabilisierung oder als Navigationsinstrument bei der sogenannten Trägheitsnavigation Anwendung. Grundelement eines mechanischen Kreisels ist eine schnell rotierende Masse. Ein freier Kreisel ist bestrebt, die Lage seiner Rotationsachse im Raum unabhängig von der Schwerkraft beizubehalten. Diese Eigenschaft wird z. B. beim künstlichen Horizont im Flugzeug ausgenutzt. Wird der Kreisel in einem Rahmen gelagert, so spricht man von einem geführten oder gefesselten Kreisel. Ein geführter Kreisel ist Hauptbestandteil eines Gyroskops. Wirkt auf einen geführten Kreisel eine Kraft senkrecht zur Rotationsachse, so übt der Kreisel ein Moment aus: das Kreiselmoment. Die Drehung senkrecht zur Rotationsachse nennt man Präzession. Ein Gyroskop hat daher drei Achsen, die alle senkrecht zueinanderstehen: die Rotationsachse des Kreisels, die Präzessionsachse und die Achse der Kreiselwirkung, die das Kreiselmoment auslöst.
Mit TM 630 lässt sich die Funktionsweise eines Gyroskops kennenlernen. Die durch die Präzession des Kreisels entstehenden Momente können in Versuchen bestimmt werden.
Der Kreisel wird gebildet durch eine Schwungmasse, die mit einem Elektromotor mit hoher Drehzahl angetriebenen wird. Der Kreisel ist in einem kardanischen Rahmen gelagert. Der Rahmen kann durch einen zweiten Elektromotor um die vertikale Achse gedreht werden. Damit wird die Präzession des Kreisels erzeugt. Durch die Präzession übt der Kreisel ein Moment, das Kreiselmoment, um die horizontale Achse aus. Das Kreiselmoment bewirkt ein Auslenken des inneren Rahmens. Über einen Hebel und ein verschiebbares Gewicht kann das Kreiselmoment bestimmt werden.
Die Drehzahlen beider Elektromotoren für Rotation und Präzession sind einstellbar und werden digital angezeigt.
Eine transparente Schutzhaube über dem rotierenden Arm sorgt für Sicherheit: der Betrieb ist nur bei ordnungsgemäßem Anbringen der Schutzhaube möglich.
