Le gyroscope a été nommé par Léon Foucault, un physicien français, dans une tentative de démontrer la rotation de la Terre. Un disque en rotation libre, appelé rotor, était monté sur un axe de rotation au centre d’une roue plus grande et stable. Alors que la terre tournait sur son axe, la roue stable tournait avec elle, mais le rotor ne bougeait pas. Le mouvement de la roue montée suivait la rotation de la terre, tournant autour du disque central et démontrant la rotation de la terre.
Habituellement, dans les gyroscopes modernes, le rotor tourne constamment. La rotation constante ajoute certaines propriétés au gyroscope et augmente ses utilisations. Tout comme une toupie, qui reste de niveau sur une surface inclinée, le centre de rotation d’un gyroscope ne change pas d’orientation. La rotation du rotor signifie que tout changement d’orientation affecte tous les points du rotor de manière égale, faisant tourner le rotor sur un axe fixe. C’est ce qu’on appelle la précession.
La précession crée une orientation fixe. Le rotor tourne sur un axe fixe tandis que la structure qui l’entoure tourne ou s’incline. Dans l’espace, où les quatre points cardinaux n’ont pas de sens, l’axe du rotor en rotation est utilisé comme point de référence pour la navigation.
En plus du rotor, les gyroscopes modernes ont généralement deux anneaux supplémentaires, appelés cardans, au centre d’un anneau stable plus grand. Le rotor tourne sur un axe relié au plus petit cardan intérieur. Ce cardan tourne sur un axe horizontal créé par sa connexion au plus grand cardan extérieur. Le plus grand cardan tourne verticalement et tourne sur un axe connecté à l’anneau extérieur stable.
Les gyroscopes sont des boussoles pour les avions, les vaisseaux spatiaux et les bateaux. Dans les avions, le tangage et l’orientation de l’avion sont mesurés par rapport à la rotation constante du gyroscope. Dans l’espace, où il y a peu de points de référence pour aider à naviguer, le centre de rotation du gyroscope est utilisé comme point d’orientation.
Les gyroscopes massifs sont utilisés pour stabiliser les gros bateaux et certains satellites. Ils sont également utilisés dans les systèmes de guidage de certains missiles. Ils font même un jouet amusant pour les enfants.