घूर्णी

घूर्णी : (जायरोस्कोप). एखादी वस्तू आपल्या गुरुत्वमध्यातून जाणाऱ्या अक्षाभोवती पुरेशा वेगाने फिरत असेल, तर तिला घूर्णी असे म्हणतात. विशेषकरून ज्याचा अक्ष कोणत्याही दिशेत वळू शकेल अशी बैठक दिलेल्या व ज्याच्या अक्षावरील एक बिंदू स्थिर असतो अशा चक्राला ही संज्ञा दिली जाते. इतर काही प्रेरणा न मिळाल्यास घूर्णीच्या अंगी आपल्या परिवलन अक्षाची दिशा टिकवून धरण्याचा गुण असतो.

अशा तऱ्हेचे फिरते चक्र प्रथम १८१० मध्ये बोननबर्गर यांनी बनविले. त्यानंतर १८३६ मध्ये एडवर्ड लांग यांनी एका प्रबंधात असे सुचविले की, अशा फिरत्या घूर्णीच्या साहाय्याने पृथ्वीच्या आपल्या आसाभोवतीचे परिवलन पडताळून पाहता येईल. यासंबंधीचा प्रत्यक्ष प्रयोग फूको यांनी पॅरिसमध्ये १८५२ मध्ये केला. घूर्णीविषयक संशोधनाला फूको यांच्या प्रयोगामुळे बरीच चालना मिळाली. याविषयीचे सैद्धांतिक विवेचन स्विस गणिती ऑयलर यांच्या ग्रंथात भरपूर केलेले आहे. घूर्णी परिणामाच्या काही प्रासंगिक उपयोगांखेरीज अनेक वर्षे घूर्णी ही केवळ कुतूहलजनक वस्तूच मानण्यात येत होती. विसाव्या शतकाच्या सुरुवातीस घूर्णीचा व्यावहारिक उपयोग करण्यासंबंधी प्रयत्न सुरू झाले व या दृष्टीने एल्मर स्पेरी यांचे प्रयत्न महत्त्वाचे ठरले. या प्रयत्नातूनच स्पेरी जायरोस्कोप कंपनीची स्थापना झाली. या कंपनीतर्फे जहाजे व विमाने यांना लागणाऱ्या अनेक प्रकारच्या यंत्रणांत उपयुक्त असणाऱ्या घूर्णी प्रयुक्त्या तयार करण्यात येतात. पहिल्या व दुसऱ्या महायुद्धांत घूर्णीच्या उपयोगास मोठी चालना मिळाली व हळूहळू अनेक प्रकारच्या यंत्रणांमध्ये घूर्णीचा समावेश करण्यात येऊ लागला.

घूर्णीचे गुणधर्म समजण्यासाठी आ. १ चा उपयोग होईल. यातील  घूर्णी म्हणजे एक वजनदार चकती असून ती आपल्या प्रतलाच्या काटकोनात असलेल्या सममितीय अक्षाभोवती खूप वेगाने फिरू शकेल अशी बसविली आहे. हिचा अक्ष एका वलयात बसविला असून हे वलय अक्षाच्या रेषेत असलेल्या एका दंडाला जोडलेले आहे. दंडाचे एक टोक एका टेकूवर आधारित ठेवले आहे. जर चकती फिरती नसेल तर दंडाचा तोल एकदम ढासळेल. परंतु दंडाच्या बाहेरच्या टोकाला आधार देऊन जर चकतीला खूप वेगाने फिरविले व नंतर आधार काढून घेतला, तर क्षैतिज (क्षितिजसमांतर) प्रतलामध्ये राहून चकतीचा परिवलन अक्ष टेकूभोवती प्रदक्षिणा घालू लागेल. या प्रदक्षिणामय गतीला परांचन असे नाव दिले जाते.

चकती, तिच्या भोवतीचे वलय व दंड या सर्वांचे वजन आणि त्याची टेकूवरील प्रतिक्रिया या दोन समान समांतर पण विरुद्ध दिशांत असणाऱ्या प्रेरणांमुळे निर्माण होमारे युग्म, हे या परांचन गतीचे कारण होय. प्रेरणायुग्माची दिशा त्या दोन प्रेरणांच्या प्रतलाशी काटकोनात असते असे मानण्याचा प्रघात आहे. या ठिकाणी ती दंडाशी काटकोनात पण क्षैतिज प्रतलात आहे. परांचन गती उदग्र (उभ्या) दिशेभोवती असल्यामुळे चकतीचे परिवलन, घूर्णी परिबल (फिरविणारी स्पर्शक प्रेरणा व तिचे परिवलन अक्षापासूनचे अंतर यांचा गुणाकार) व परांचनाची दिशा या तीन राशी परस्परांशी काटकोनात आहेत, हे सहज लक्षात येईल. यावरून असा निष्कर्ष काढता येतो की, परिवलनाच्या अक्षाशी काटकोनात एक प्रेरणायुग्म निर्माण केले की, या दोन्ही दिशांच्या प्रतलाशी काटकोनात असलेल्या दिशेभोवती परांचन निर्माण होते.

मुलांच्या खेळातील भोवरा हा देखील अशाच प्रकारची एक घूर्णी आहे. त्याचा अक्ष जमिनीवर एके ठिकाणी टेकलेला असतो. फिरता फिरता जर भोवरा कलता झाला तर एकदम पडत नाही, फिरताच राहतो. पण त्याचा अक्ष कोणत्याही एका दिशेत स्थिर न राहता उदग्र दिशेभोवती पिंगा घालत राहतो. यालाच भोवऱ्याचे परांचन म्हणतात. परांचन गती हे कोणत्याही घूर्णीचे वैशिष्ट्य आहे.

घूर्णगतीची मूलतत्त्वे : कोनीय चलनाला न्यूटन यांच्या नियमाप्रमाणेच नियम लागू पडतात व त्या आधारे घूर्णीचे गुणधर्म सिद्ध करता येतात. पहिला नियम म्हणजे बाह्य प्रेरणायुग्माशिवाय वस्तूच्या कोनीय वेगात बदल होत नाही. दुसरा नियम असा की, कोनीय संवेगातील (निरूढी परिबल व कोनीय वेग यांच्या गुणाकारातील निरुढी परिबल हे कोनीय प्रवेगास वस्तूने केलेल्या विरोधाचे माप असून ते परिवलनाच्या अक्षावर अवलंबून असते) बदलाचा कालसापेक्ष वेग हा प्रेरणायुग्माच्या सम प्रमाणात असून त्या दिशेत असतो. घूर्णीच्या परिवलनामुळे तिला काही कोनीय संवेग आसाच्या दिशेत असतो. समजा, तो कख या रेषेने दर्शविला आहे (आ. २). घूर्णी परिबलामुळे कोनीय संवेगामधील बदल घूर्णी परिबलाच्या दिशेने व त्याच्या सम प्रमाणात असतो. घूर्णी परिबलाची दिशा कखशी काटकोनात असेल, तर अल्पशा वेळात कोनीय संवेगामधील वाढ खग या रेषेने दर्शविला जाईल. चकतीचे मूळ परिवलन वेगवान असेल, तर हा बदल अत्यल्प असेल. सदिश राशींच्या गणिताप्रमाणे बदललेला कोनीय संवेग आता कग या रेषेने दर्शविला जाईल. म्हणजे त्याचे मूल्य न बदलता फक्त दिशाच बदलेल. त्यामुळे परिवलन अक्ष कख पासून कगकडे वळला जाईल. अक्ष नव्या दिशेत आल्याबरोबर त्यावरील घूर्णी परिबल अक्षाशी काटकोनात असल्यामुळे अक्ष पुन्हा आणखी थोडा वळता होईल. अशा तऱ्हेने अक्षाचे परांचन चालू राहील. परांचनाचा कोनीय वेग खालील सूत्रावरून काढता येतो.

घूर्णीचा कोनीय संवेग हा तिचा कोनीय वेग आणि तिचे निरूढी परिबल यांच्या गुणाकाराइतका असतो (जसे वस्तूचा संवेग हा तिचा वेग आणि वस्तुमान यांच्या गुणाकाराइतका असतो). परिवलन अक्षाचा रोख बदलू पाहणाऱ्या घूर्णी परिबलाला विरोध करण्याची प्रवृत्ती घूर्णीला आपल्या निरूढी परिबलामुळे येते. जसे एका सरळ रेषेत असलेल्या गतीमध्ये बदल करू पाहणाऱ्या प्रेरणेला विरोध करण्याची प्रवृत्ती कोणत्याही पदार्थाला आपल्या वस्तुमानामुळे येते. घूर्णीचे निरूढी परिबल पुढील दोन गोष्टींवर अवलंबून असते : (१) घूर्णीचे वस्तुमान व (२) तिच्यातील वस्तुमानाचे अक्षाभोवतीचे वाटप. अक्षापासून दूर अंतरावर वस्तुमानाचे वाटप अधिक प्रमाणात असले, तर निरूढी परिबल अधिक होते. घूर्णीची परांचन गती वाढविण्याच्या उद्देशाने जर घूर्णीच्या चाकाला समोरून धक्का दिला, तर गती न वाढता घूर्णीचा अक्ष भूसमांतर न राहता अक्षाचे बाहेरील टोक किंचित वर उचलले जाईल. कारण धक्क्यामुळे दिलेली प्रेरणा व तिची टेकूवरील प्रतिक्रिया यांचे मिळून प्रेरणायुग्म तयार होते आणि त्याची दिशा उदग्र असते.

फूको घूर्णी : दुसऱ्या एका प्रकारची, कधी कार्डन व कधी फूको या शास्त्रज्ञांच्या नावाने ओळखली जाणारी घूर्णी आ. ३ मध्ये दाखविली आहे. यामध्ये बैठकीशी निगडीत एक अर्धवृत्ताकार स्थिर कडी असून त्यात मोठी बाहेरील कडी उभ्या अक्षाभोवती फिरू शकेल अशी बसविलेली असते. या कडीत आतील लहान कडी अशी बसविलेली असते की, ती आडव्या अक्षाभोवती फिरू शकेल आणि या लहान कडीत फिरू शकणारी घूर्णी (चकती) बसविलेली असते. घूर्णीचा परिवलन अक्ष आणि आतील कडीचा परिवलन अक्ष हे एकमेकांस लंब असतात आणि तिन्ही परिवलन अक्ष घूर्णीच्या गुरुत्वमध्यातून जातात. अशा तऱ्हेची रचना केल्यामुळे घूर्णीच्या अक्षाला कोणत्याही दिशेत वळण्याला मुभा मिळते. मात्र अक्ष कसाही वळला तरी घूर्णीचा गुरुत्वमध्य स्थिर राहतो. घूर्णीचा परिवलन अक्ष व दोन्ही कड्यांचे अक्ष परस्परांशी काटकोनात ठेवले असता उपकरणाची बैठक हातात धरून किंवा अन्यथा कोणत्याही प्रकारे ते वळविले असता घूर्णीला कोणत्याही प्रकारचे घूर्णी परिबल मिळत नाही व घूर्णीचा अक्ष असेल त्या दिशेत स्थिर राहतो.

या घूर्णीच्या साहाय्याने खालील अनुभवांचा पडताळा घेता येईल.

(अ) आतील कडी एका बाजूने खाली दाबली, तर तिच्यावर काहीच परिणाम होत नाही. मात्र बाहेरची कडी फिरते म्हणजेच घूर्णीचा परिवलन अक्ष क्षैतिज प्रतलात पुढे किंवा मागे वळतो. आतल्या कडीला एखादे वजन बांधून कायमची प्रेरणा लावून ठेवली, तर घूर्णीचे क्षैतिज प्रतलात परांचन सुरू होईल.

(आ) बाहेरच्या कडीला धक्का दिला, तर आतील कडी खाली-वर होईल जर सतत प्रेरणा देत राहिले तर आतल्या कडीचे परांचन सुरू होईल व घूर्णीचा परिवलन अक्ष उदग्र होऊ लागेल. दिलेल्या प्रेरणांना न जुमानता बाहेरची कडी स्वतः स्थिर राहील. पण जसजसा घूर्णीचा परिवलन अक्ष उदग्र होऊ लागेल तसतसा बाहेरच्या कडीच्या गतीला विरोध कमी कमी होऊ लागतो. घूर्णीचा अक्ष पूर्णपणे उदग्र झाला म्हणजे बाहेरच्या कडीच्या अक्षाला समांतर झाला म्हणजे बाहेरची कडी लहानशा कारणानेही सहजासहजी फिरू लागेल. घूर्णीचा अक्ष आणि बाहेरील कडीचा अक्ष हे दोघे समांतरच राहतील.

(इ) जर बाहेरची व आतील कड्या एकमेकांस पक्क्या बांधून ठेवल्या तर घूर्णीला फक्त दोनच दिशांभोवती वळण्याची मोकळीक राहील अशा परिस्थितीत जरी एखादे घूर्णी परिबल लावले तरी परांचनाला बंदी घातल्यासारखे होते. ते घूर्णी परिबल सर्व उपकरणाला लागू होईल व त्याचा ताण सर्व कड्यांवर पडेल. मात्र हीच घूर्णी जर एखाद्या फिरत्या तबकडीवर ठेवली आणि बाहेरच्या कडीचा अक्ष काहीसा कलता ठेवला, तर घूर्णीचा अक्ष हळूहळू उदग्र दिशेला म्हणजे फिरत्या तबकडीच्या परिवलन अक्षाला समांतर होऊन तसाच स्थिर राहील.

घूर्णीय होकायंत्र : (घूर्णीय दिक्‌सूचक). वरील शेवटच्या अनुभवाचा उपयोग करून फुको यांनी पृथ्वीचे आपल्या आसाभोवतीचे परिवलन पडताळून पाहिले. फिरत्या तबकडीच्या ऐवजी पृथ्वीचा पृष्ठभागच वापरला, तर घूर्णीचा अक्ष वळत वळत पृथ्वीच्या अक्षाला समांतर होईल. म्हणजेच उत्तर-दक्षिण दिशेत स्थिरावेल. ज्याप्रमाणे चुंबकीय होकायंत्रातील सूची उत्तर-दक्षिण दिशेत येऊन स्थिर होते त्याप्रमाणेच दोन अक्षांभोवती वळण्याची मुभा असलेली घूर्णी पृथ्वीच्या परिवलन अक्षाशी समांतर होऊन स्थिर झाल्यामुळे उत्तर-दक्षिण दिशा समजण्याचे एक सोपे साधन उपलब्ध होते. पृथ्वीची परिवलन गती फार मंद असल्यामुळे घूर्णी स्थिरावण्यास वेळ लागतो. शिवाय खुद्द उत्तर किंवा दक्षिण ध्रुवावर घूर्णीचा ही प्रवृत्ती नष्ट होते एवढेच तीत वैगुण्य मानता येईल. घूर्णीय होकायंत्र नौकानयनासाठी फार उपयुक्त साधन ठरले आहे.

पाणबुडीवर, लोहयुक्त खनिजे वाहून नेणाऱ्या मालबोटीवर अथवा लढाऊ बोटीवर, की जेथे तोफा डागण्यासाठी किंवा पाणसुरुंग पेरण्यासाठी बिनचूक दिशादर्शन लागते, तेथे घूर्णीय होकायंत्राविना दुसरे पर्यायी साधन नाही.

घूर्णीच्या परिवलन अक्षाची दिशा प्रत्यक्षात अचल राहत नाही. बनावटीमध्ये आलेला सममितीचा अभाव, धारव्याचे (अक्षाची टोके ज्यात फिरतात तेथील आधाराचे) घर्षण, कड्यांची निरूढी (जडत्व) इ. कारणांमुळे त्याची दिशा बदलते. ती कारणे संपूर्णपणे नष्ट करणे अशक्यप्राय आहे. पण आता त्यात बरीच सुधारणा झाली आहे. घूर्णीला परिवलन देण्यासाठी पूर्वी हवेचे झोत वापरीत असत आता विद्युत् जनित्राचा उपयोग करतात. धारव्याच्या घर्षणाचा परिणाम कमी करण्याकरिता पाऱ्यावर तरंगत ठेवलेल्या घूर्ण्या वापरण्यास सुरुवात झाली. आता हवेच्या दाबावर किंवा विद्युत् आणि चुंबकीय क्षेत्रांत तरंगत ठेवलेल्या घूर्ण्या अधिक प्रमाणात वापरल्या जात आहेत.

फूको घूर्णीय होकायंत्रात घूर्णीच्या परिवलन अक्षाला फक्त क्षैतिज प्रतलात कसेही फिरण्याची मुभा ठेवल्यामुळे त्याचा परिवलन अक्ष पृथ्वीच्या अक्षाशी म्हणजेच दक्षिणोत्तर दिशेला समांतर येऊन स्थिरावतो. आन्यूश्ट्सकेंफे यांच्या व नंतरच्या सर्व होकायंत्रांत घूर्णीचा अक्ष क्षैतिज प्रतलात निरुद्ध केलेला नसतो. घूर्णीच्या आतल्या कडीला एक वजन लंबकाप्रमाणे लटकावून दिलेले असते. घूर्णी कशीही हालली, तरी ते वजन घूर्णीच्या चकतीच्या खाली आपल्या मूळ स्थितीला येऊन स्थिरावते. लंबकाप्रमाणे ते वजन पुढे मागे झाल्यास आतील कडी व घूर्णीचा परिवलन अक्ष वरखाली होत राहतो आणि शेवटी घर्षणादी कारणांमुळे क्षैतिज होऊन स्थिरावतो. याच क्षैतिज प्रतलात दक्षिणोत्तर दिशेपासून परिवलन अक्ष थोडाफार चळला, तर पृथ्वीच्या परिवलन गतीमुळे त्यावर घूर्णी परिबल निर्माण होते. त्यामुळे घूर्णीचा परिवलन अक्ष एका बाजूने वर चढेल व दुसऱ्या बाजूने खाली पडेल. पण असे घडल्याबरोबर घूर्णीला लंबक जोडला असल्यामुळे गुरुत्वीय परिबल निर्माण होते व घूर्णीचा अक्ष क्षैतिज प्रतलात आपल्या मूळच्या दिशेकडे खेचला जातो. मात्र त्याला मिळालेल्या गतीमुळे मूळ स्थितीला येऊन एकदम स्थिरावत नाही वर, खाली आणि आडव्या पातळीत एकाच वेळी त्याचे आंदोलन चालू राहते. घर्षणामुळे ही गती कमी होत जाते. परिणामी अक्षांदोलन होते व शेवटी परिवलन अक्ष मूळ स्थितीला येऊन स्थिरावतो.

जहाजावर समुद्राच्या लांटामुळे निरनिराळ्या तऱ्हेची आंदोलने अनुभवाला येतात. पण घूर्णीय होकायंत्रावर त्यांचा काहीच परिणाम होत नाही.

दिशादर्शी घूर्णी : (डायरेक्शनल जायरो). हे उपकरण साधारणपणे विमानात वापरले जाते. याचा अक्ष केवळ आडव्या प्रतलातच फिरू शकतो. घूर्णीला गती देण्यापूर्वी त्याचा अक्ष पाहिजे त्या दिशेत ठेवता येतो. घर्षण अगदी नाममात्र ठेवल्यामुळे बैठक कितीही हालली, तरी घूर्णीच्या परिवलन अक्षाची ती दिशा बदलत नाही. विमानाच्या उड्डाणाच्या दिशेत होणारा बदल, सर्वांत बाहेरच्या उभ्या कडीवर बसविलेल्या अंशांकित (अंश दर्शविलेल्या) पट्टीवरून समजू शकतो. प्रथम चुंबकीय दिक्‌सूचकाच्या साहाय्याने घूर्णीचा अक्ष विमानोड्डाणाच्या दिशेत ठेवलेला असतो. वैमानिकाला थेट समोर दर्शक दिसतो त्याच्या अनुरोधाने विमानाचे चालन करता येते.

एखादे वळण घेताना विमानातील सर्व पदार्थ अपमध्य (मध्यापासून दूर जाणाऱ्या) प्रेरणेमुळे बाहेरील अंगास झुकतात. त्यामुळे चुंबकीय दिक्‌सूचकही निरुपयोगी होतो आणि चुकीचे वेधांक मिळतात. परंतु दिशादर्शी घूर्णीवर उपमध्य प्रेरणेचा परिणाम होत नाही व त्यामुळे विमान किती अंशातून वळते हे बिनचूक समजू शकते.

दिशादर्शी घूर्णी हे काही पूर्णपणे दोषरहित असे साधन नाही. कितीही काळजी घेतली, तरी घूर्णीच्या अक्षाच्या धारव्यामध्ये अल्पांशाने घर्षणजन्य विरोध शिल्लक राहतोच त्यामुळे घूर्णीच्या अक्षाची दिशा सावकाश बदलत जाते.

उदग्र घूर्णी : दिशादर्शी घूर्णीच्या या प्रकारात घूर्णी क्षैतिज प्रतलात परिवलन करते व तिचा परिवलन अक्ष उदग्र म्हणजे उभा असतो. या साधनास ‘कृत्रिम क्षितिज’ असेही नाव दिले गेले आहे. कारण यामुळे क्षैतिज आडवी संदर्भरेषा निश्चित होते. या साधनात घूर्णीसमोर एक तबकडी ठेवलेली असते. तिच्यावर विमान मागून जसे दिसते तशी आकृती काढलेली असते. या पृष्ठभूमीवर परिवलन करणाऱ्या घूर्णीची पातळी दर्शविणारा एक आडवा दंड दिसतो. उपकणाच्या तबकडीकडे पाहणाऱ्या वैमानिकाला त्याच्या विमानाची जी हालचाल होत असते तशीच हालचाल तबकडीवरील आकृतीची होत असलेली दिसून येते. विमान अधिक उंचीवर चढत असेल, तर तबकडीवरील आकृती क्षितिजनिदर्शक आडव्या दंडाच्या वर दिसते. विमान खाली उतरत असेल, तर ती दंडाच्या खाली दिसते. अंधारातून किंवा ढगांमधून जाताना वैमानिकाला क्षितिज दिसत नाही. त्यावेळी हे साधन अतिशय उपयुक्त ठरते.

उदग्र घूर्णीचा अक्ष उभा ठेवून त्यास वेग दिला असता तो अक्ष त्या ठिकाणच्या उदग्र दिशेला समांतर राहतो. परंतु पृथ्वीवरील सर्व उदग्र रेषा समांतर नसतात. ध्रुवांच्या ठिकाणची आणि विषुववृत्ताच्या दोन ठिकाणच्या उदग्र रेषा एकमेकींशी काटकोनात असतात. शिवाय विषुववृत्तावरील दोन ठिकाणच्या उदग्र रेषाही समांतर नसतात. शिवाय विषुववृत्तावरील दोन ठिकाणच्या उदग्र रेषाही समांतर नसतात. सामान्य व्यवहारात त्या समांतर आहेत असेच आपण मानतो. पण दीर्घ पल्ल्याचा प्रवास करणाऱ्या विमानात हा फरक निश्चित जाणवतो. ताशी ३०० किमी. वेगाने जाणाऱ्या विमानाला त्याच्या उदग्र घूर्णीने दाखविलेल्या क्षितिज रेषांत एका तासाभरात २·७^० इतका फरक दिसून येतो. उदग्र घूर्णीने दाखविलेल्या क्षितिज पातळीत व खऱ्या क्षितिज पातळीत अनुभवास येणारी भिन्नता काढून टाकण्यासाठी या उपकरणात स्वयंचलित यंत्रणा योजलेली असते.

स्थैर्यदायी घूर्णी : जहाजाचे हेलकावणे कमी करण्यासाठी घूर्णीचा उपयोग करतात. अशा उपकरणास स्थैर्यदायी घूर्णी म्हणतात. अशा तऱ्हेची रचना १८७० च्या सुमारास काही जर्मन आणि इटालियन बोटींवर जर्मन अभियंते ओटो श्लिक यांनी प्रथम करून दिली. यात एक मोठे वजनदार चक्र एका मोठ्या चौकटीत बसविलेले असते. हे घूर्णीचे चक्र क्षैतिज प्रतलात असून त्याचा अक्ष उदग्र ठेवलेला असतो. ही चौकट जहाजाच्या रुंदीला समांतर अशा एका दांडीला बांधून ठेवलेली असते व त्या दांडीशी ती झोपाळ्याप्रमाणे आंदोलन करू शकते. या आंदोलनामुळे घूर्णीचा अक्ष पुढे-मागे म्हणजे जहाजाच्या मार्गाच्या दिशेत डोलू शकतो. या झोपाळ्याचा गुरुत्वमध्य आडव्या दांडीच्या बराच खाली असल्यामुळे तो समतोलात असतो.

जहाजांचे आपल्या कुशीवर हेलकावणे सुरू झाल्याबरोबर घूर्णीचा अक्ष जो प्रथम उदग्र स्थितीत असतो त्यावर परांचनकारी प्रेरणा निर्माण झाल्यामुळे तो मागे-पुढे डोलू लागतो. या दोन आंदोलनांच्या क्रिया एकाच दोरीवरून होणाऱ्या समान लांबीच्या दोन लंबकांच्या आंदोलनाप्रमाणे घडतात. प्रथम एक लंबक स्थिर ठेवून दुसऱ्याला आंदोलन गती दिल्यास पहिल्याचे आंदोलन हळूहळू सुरू होते आणि दुसऱ्याचे हळूहळू नष्ट होत जाते. थोड्या वेळाने दुसऱ्याचे आंदोलन सुरू होते व पहिल्याचे नष्ट होते. आंदोलन ऊर्जा अशी एका लंबकाकडून दुसऱ्याकडे दिली जाते. याचप्रमाणे हेलकावण्याच्या आंदोलनाची ऊर्जा घूर्णीच्या व तिच्या झोपाळ्याच्या आंदोलनासाठी उपयोगात आणली जाते व हेलकावणे नष्ट होते याचवेळी, योग्य तऱ्हेने गतिरोधक (ब्रेक) लावून झोपाळ्याची आंदलने नष्ट करता येतात. मात्र यासाठी दोन्ही आंदोलनांचा काळ समान मूल्याचा ठेवावा लागतो. ओटो श्लिक यांनी सिल्व्हान बोटीत बसविलेल्या घूर्णीचा व्यास १·८ मी. होता व याचे वजन सु. ५ टन होते. दर मिनिटाला त्याचे १,८०० फेरे होत. या उपकरणामुळे जहाजाचे हेलकावणे ९०-९५ टक्क्यांनी कमी होते. घूर्णीची चौकट व झोपाळा यांच्या आंदोलनाची व्याप्ती ३०^० ते ४०^० इतकी होई.

दरमापक घूर्णी : (रेट जायरो). हे उपकरण ज्या वाहनात बसविलेले असते त्याचा कोनीय संवेग मोजण्यासाठी याचा उपयोग होतो. जहाजाच्या स्थैर्यदायी यंत्रणेत हेलकाव्यांचे मान दर्शविण्याकरिता या घूर्णीचा उपयोग होतो. विमानामध्ये चालकाला विमान डाव्या किंवा उजव्या बाजूला व किती वेगाने वळत आहे याची माहिती मिळविण्यासाठी दरमापक घूर्णीचा उपयोग होतो व त्यानुसार त्याला विमानाच्या मार्गात योग्य ती दुरुस्ती करता येते. विमानाची तिन्ही दिशांत होणारी हालचाल नियंत्रित करण्यासाठी वापरण्यात येणाऱ्या स्वयंचालक (ऑटोमॅटिक पायलट) यंत्रणेत तसे तोफा डागण्याकरिता व इतर अनेक यंत्रणांत या घूर्णीचा उपयोग करतात.

स्वयंचलित वाहने, रॉकेट यांचा वापर वाढत्या प्रमाणात असल्यामुळे घूर्णीची तंत्रविद्या झपाट्याने विकास पावत आहे. आपल्या दैनंदिन व्यवहारात देखील घूर्णीचा किती उपयोग आहे हे सहज लक्षात येत नाही. सायकलीचे चाक हेदेखील एक घूर्णी आहे आणि सायकल चालविताना घूर्णीच्या गुणधर्माचा, नकळत का होईना आपण उपयोग करीत असतो. उदा., आपला डावीकडे तोल जात आहे असे वाटले की, आपण डावीकडे सायकल वळवून आपला तोल सावरतो.सायकल कलती झाल्यावर तिचे वजन व त्याची जमिनीवरील प्रतिक्रिया यांच्या प्रेरणायुग्मामुळे सायकलीच्या चक्राचे परांचन घडते व डाव्या बाजूला सायकल वळविल्यास गतीला स्थैर्य येते.

संदर्भ :         1. Campbell, R. W. Tops and Gyroscopes, New York, 1959.

           2. Deimel, R. F. Mechanics of Gyroscope, New York, 1929.

           3. Machover, C. Basics of Gyroscopes, 2 Vols., New York, 1960.

           4. Scarborough, J. B. The Gyroscope : Theory and Application, New York, 1958.

राजोपाध्ये, वि. य.

“