Projo Kusumo (Kembang Jelata): Giroskop, Penyeimbang Gravitasi

Sekilas Giroskop

Giroskop adalah roda berat yang berputar pada jari-jarinya. Sebuah giroskop mekanis terdiri dari sebuah roda yang diletakkan pada sebuah bingkai. Roda ini berada di sebuah batang besi yang disebut dengan poros roda. Ketika giroskop digerakkan, maka ia akan bergerak mengitari poros tersebut. Poros tersebut terhubung dengan lingkaran-lingkaran yang disebut gimbal. Gimbal tersebut juga terhubung dengan gimbal lainnya pada dasar lempengan. Jadi saat piringan itu berputar, unit giroskop itu akan tetap menjaga posisinya saat pertama kali dia diputar.

Sejarah Giroskop

Giroskop paling awal diketahui dibuat oleh seseorang berkebangsaan Jerman bernama Johann bohnenberger pada 1817. Prinsip kerja ini kemudian tersebar hingga ke seluruh penjuru dunia dan akhirnya menyita perhatian Léon Foucault. Pada 1852, Foucault menggunakan alat tersebut dalam eksperimen yang melibatkan perputaran bumi. Dialah yang kemudian memberikan nama modern pada mesin tersebut, yaitu giroskop. Nama ini diambil dari bahasa Yunani, yaitu "skopeein" yang artinya melihat dan "gyros" yang berarti lingkaran atau putaran. Pada tahun 1860, sebuah giroskop dengan mesin elektrik berhasil diciptakan dan disebut sebagai girokompas. Girokompas untuk kelautan dipatenkan pada 1904 oleh Hermann Anschütz-Kaempfe dari Jerman.

Sebuah perusahaan Amerika bernama Sperry kemudian mengembangkan alat ini dengan designnya sendiri. Giroskop keluaran Sperry ini pun dikembangkan sebagai penyeimbang (stabilizers) pesawat udara dan kapal laut. Selama Perang Dunia II,
giroskop menjadi komponen utama untuk pesawat udara. Negara-negara di dunia kemudian menyadari betapa pentingnya temuan ini untuk kemiliteran. Mereka dengan segera memproduksi giroskop mereka sendiri. Pada 1917, sebuah perusahaan bernama Chandler menciptakan mainan giroskop dengan tali dan alasnya. Mainan itu terus diproduksi hingga hari ini

Prinsip Kerja

Giroskop yang berputar akan berusaha untuk tetap mengarah pada arah yang ditentukan sehingga perputaran tetap simbang. Inilah yang disebut dengan gaya giroskopik. Hal ini bisa dilihat pada cara kerja ban sepeda motor. Ban dapat terus seimbang karena dipengaruhi oleh gaya giroskopik.

Untuk mengetahui apa yang dimaksud efek giroskop itu, cobalah ikuti beberapa percobaan sederhana berikut ini.

Siapkan dua buah kotak dan dua buah gasing (dengan jenis dan berat yang sama).
Letakkan masing-masing kotak tersebut.
Putar salah satu gasing di dalam kotak.

Angkatlah kedua kotak tersebut dengan hati-hati dan miringkan sedikit kotak yang berisi gasing yang berputar.

Kedua kotak tersebut ternyata akan terasa beda beratnya! Kotak yang berisi gasing yang sedang berputar, akan terasa lebih berat. Inilah yang disebut efek giroskop. Sebenarnya berat kedua kotak berisi gasing itu tidak berubah. Namun, ketika kotak berisi gasing yang sedang berputar itu dimiringkan, akan terasa sebuah tolakan. Tolakan ini sebagai efek dari sumbu yang berusaha memepertahankan arah rotasinya. Tolakan itu meciptakan sebuah ilusi yang membuat kita merasa kotak berisi gasing berputar itu jadi lebih berat. sama seperti giroskop yang seolah melawan jika dimiringkan. Jika kedua gasing sama-sama diam, maka bobot kedua kotak akan terasa sama saja.

Giroskop akan berubah arah jika diputar dengan cukup keras. Perhatikan jika mainan giroskop dipasang berputar pada sudut di atas menara yang kecil. Secara bertahap, gaya beratnya akan mengubah arah putarannya. Hasilnya adalah giroskop itu secara perlahan akan mengitari menara. Hal ini dinamakan presesi. Kita bisa melihat gasing berpresesi pada waktu ia melambat.

Giroskop di Sekitar Kita

Segway
Penasaran mengapa sebuah segway bisa seimbang dan tidak jatuh ke depan? Jawabannya karena roda-rodanya menggunakan prinsip giroskopik. Sistem sensor primer pada segway merupakan rakitan dari giroskop. Ketika roda dipaksa untuk bergerak, maka roda giroskop akan mempertahankan posisi pada tanah. Bahkan jika segway dimiringkan. Segway memiliki lima sensor giroskopik. Namun, hanya perlu tiga sensor untuk mendeteksi maju dan mundur serta bersandar pada kiri atau kanan.

Kereta Monorel
Kereta monorel menggunakan satu baris roda untuk melaju di atas rel tunggal. Jenis kereta rel tunggal ini bekerja dengan beberapa giroskop yang dirangkai pada gir dan as-nya. Giroskop menjaga keseimbangan monorel ketika melintas di atas rel tunggal.

Gyrocars
Selain kereta monorel, ada juga yang disebut dengan gyrocars. Mobil jenis ini hanya memiliki dua jenis roda yang letaknya sejajar seperti pada sepeda. Namun, tidak seperti sepeda yang pengendaranya bisa menyeimbangkan gerakan. Pada gyrocars, giroskoplah yang bekerja menyeimbangkan roda-rodanya.

Sepeda Motor dan Sepeda
Prinsip kerja giroskop datar terlihat pada sepeda atau sepeda motor pada saat kecepatan tinggi. Roda-roda pada sepeda dan sepeda motor bergerak secara stabil. Hal ini desebabkan roda-roda tersebut bekerja dengan gaya giroskopik. Ketika dalam kecepatan rendah atau sedang, keseimbangan ada pada setang yang dekendalikan oleh pengendara.

Capung
Pesawat dilengkapi dengan giroskop untuk menjaga keseimbangan. Capung ternyata juga memakai perlengkapan yang mirip dengan giroskop. di depan mata seekor capung terdapat sebuah garis horizontal maya pada posisi tetap. Ketika posisi tubuh capung berubah selama penerbangan, rambut-rambut di antara badan dan kepalanya menjadi terangsang. Sel-sel saraf pada akar rambut ini mengirimkan informasi ke otot-otot terbang capung tentang posisinya di udara. hal ini memungkinkan otot-otot tersebut secara otomatis mengatur jumlah dan kecepatan gerak sayap. Dengan demikian, dalam gerakan paling sulit sekalipun capung tidak pernah kehilangn arah atau kendali. Inilah yang disebut giroskop alami.

Bumerang
Ada dua jenis bumerang, yaitu yang tidak bisa kembali dan yang dapat kembali. Bumerang yang dapat kembali berbentuk silang. Ketika dilempar, bumerang ini bergerak maju seperti pesawat. Namun, bumerang ini juga berputar ke arah yang diberikan oleh ibu jari kanan. Gerakan maju dan berputar ini menyebabkan bagian atas bumerang bergerak lebih cepat daripada bagian bawah. Inilah yang menyebabkan bumerang dapat kembali lagi.