Stabilité gyroscopique : principes et applications

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Description

Cette séance de cours couvre les principes de la stabilité gyroscopique, en se concentrant sur l'effet gyroscopique, la précession et la nutation. Il explique les applications des gyroscopes dans les systèmes de navigation pour les bateaux, les avions et les sous-marins, ainsi que dans les horizons artificiels pour les avions. La séance de cours traite également des propriétés gyroscopiques de la Terre et fournit des exemples de phénomènes gyroscopiques dans des objets de la vie quotidienne tels que les roues de vélo et les plateaux tournants.

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Séances de cours associées (61)

Concepts associés (74)

Gyroscope

Un gyroscope (du grec « qui observe la rotation ») est un appareil constitué d'un disque dont l'axe de rotation est libre de prendre toutes les orientations possibles grâce à un système de cardans. Cet appareil exploite le principe de la conservation du moment cinétique en physique (ou encore stabilité gyroscopique ou effet gyroscopique). Cette loi fondamentale de la mécanique veut qu'en l'absence de couple appliqué à un solide en rotation autour d'un de ses axes principaux, celui-ci conserve son axe de rotation invariable.

Vibrating structure gyroscope

A vibrating structure gyroscope, defined by the IEEE as a Coriolis vibratory gyroscope (CVG), is a gyroscope that uses a vibrating structure to determine the rate of rotation. A vibrating structure gyroscope functions much like the halteres of flies (insects in the order Diptera). The underlying physical principle is that a vibrating object tends to continue vibrating in the same plane even if its support rotates. The Coriolis effect causes the object to exert a force on its support, and by measuring this force the rate of rotation can be determined.

Accéléromètre

vignette|Un accéléromètre MEMS. vignette|alt=|Un accéléromètre piézoélectrique. Un accéléromètre est un capteur qui, fixé à un mobile ou tout autre objet, permet de mesurer l'accélération non gravitationnelle linéaire de ce dernier. On parle d'accéléromètre même lorsqu'il s'agit en fait de qui calculent les accélérations linéaires selon orthogonaux. Par contre, lorsqu'on cherche à détecter une rotation ou vitesse angulaire, on parle de gyromètre. Plus généralement on parle de centrale à inertie lorsqu'on cherche à mesurer l'ensemble des .

Attitude and Heading Reference System

Un AHRS (Attitude and Heading Reference System) est un ensemble de capteurs sur 3 axes permettant de définir la position angulaire d'un avion dans l'espace grâce aux accélérations et aux champs magnétiques qu'ils subissent. Ce système vient en remplacement des systèmes traditionnels à base de gyroscopes. . Il est constitué par un ensemble de MEMS (gyromètres, accéléromètres, magnétomètres). Ce sont des dispositifs utilisant des vibrations dont les variations permettent de mesurer des changements de direction.

Gyrolaser

Un gyromètre laser ou gyrolaser est un capteur de vitesse angulaire (gyromètre) mettant en œuvre un rayon laser. Celui-ci parcourt un circuit optique dans les deux sens, l’interférence des deux rayons observée traduit la vitesse de rotation de l’ensemble. Le gyromètre laser est un capteur capable de mesurer une vitesse angulaire dans un plan. En associant trois gyromètres, il est possible de mesurer la vitesse angulaire d'un mobile dans l'espace. Cette mesure est utilisée dans les centrales à inertie qui équipent certains navires, avions, satellites, sous-marins.