Con quay hồi chuyển là gì? Nguyên lý và ứng dụng của con quay hồi chuyển

Con quay hồi chuyển (Gyroscope) một thuật ngữ được sử dụng phổ biến trong thông số kỹ thuật của nhiều thiết bị di động. Vậy con quay hồi chuyển là gì, đặc điểm, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của nó ra sao? Hãy cùng tìm hiểu ngay nhé.

Con quay hồi chuyển là gì?

Nếu ngày trước các thiết bị công nghệ cũ chỉ dùng để đáp ứng nhu cầu cơ bản thì giờ đây chúng đã được phát triển để trở thành một công cụ vạn năng đáp ứng đa nhu cầu của con người. Để tạo ra được những thiết bị có tính ứng dụng cao như vậy thì một trong những thành phần cấu tạo không thể thiếu đó chính là con quay hồi chuyển được đặt trong hệ thống cảm biến thân máy.

Con quay hồi chuyển là một ứng dụng thú vị với lý thuyết vật lý học dựa trên nguyên lý bảo toàn momen động lượng. Thực chất, con quay cơ học là một bánh xe hay đĩa quay với các trục quay tự do theo mọi hướng. Phương hướng này thay đổi nhiều hay ít tùy thuộc vào mô men xoắn bên ngoài hơn là liên quan đến con quay có vận tốc cao mà không cần mô men động lượng lớn. Vì mô men xoắn được tối thiểu hóa bởi việc gắn kết thiết bị trong các khớp vạn năng (như Gimbal), hướng của nó duy trì gần như cố định bất kể so với bất kỳ chuyển động nào của vật thể mà nó tựa lên.

Đây cũng chính là một trong những thiết bị hỗ trợ đặc biệt được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực trong đời sống. Con quay hồi chuyển là thiết bị dùng để đo đạc hoặc duy trì phương hướng dù đứng ở nhiều vị trí khác nhau. Nó cũng giúp chúng ta giải thích tại sao những công nghệ mới hiện nay có thể đếm được bạn đi bao nhiêu bước chân chỉ bằng 1 chiếc vòng đeo tay. 

Nguyên lý hoạt động của con quay hồi chuyển

Đây là một thiết bị dùng để đo đạc hay duy trì phương hướng cho thân máy, thực chất con quay hồi chuyển chính là một bánh xe hoặc đĩa quay với các trục quay tự do. Theo khoa học công nghệ Vật Lý thì việc áp dụng nguyên tắc bảo toàn mô men động lượng nên mô men xoắn được tối thiểu hóa từ đó con quay có thể duy trì hướng quay gần như cố định ở mọi hướng tự do.

Tính chất đặc biệt từ con quay hồi chuyển chính là sự chuyển động theo cách chống lại trọng lực, nhờ vậy công nghệ thiết bị mới này ngày càng được ứng dụng nhiều trong thực tế từ những thứ đơn giản như xe đạp cho đến những thiết bị hiện đại như tàu con thoi.

Nếu như bạn đã từng sử dụng yoyo, con quay,...thì đây cũng chính là một trong số ứng dụng sử dụng con quay hồi chuyển. 

Hoặc có thể lấy ví dụ trên chiếc bánh xe đạp treo lên trần nhà bằng sợi dây thừng ở 1 đầu trục quay, hiện tượng chuyển động diễn ra như sau:

- Đầu tiên xét riêng bánh xe thì hướng chuyển động quanh trục với lực F hướng xuống và momen xoắn hướng theo trục quay, vuông góc với lực F. Tác động lực F càng lớn thì momen động lượng cũng lớn theo phương của momen xoắn.

- Thứ hai, xét cả bánh xe với dây thừng, trong trường hợp này thì trọng lực và momen xoắn có tác dụng lên trục bánh xe tạo nên momen động lượng vuông góc. Khi buông tay thì cả bánh xe di chuyển theo hướng đánh võng và đi về trạng thái cân bằng do lực ma sát tạo ra.

- Thứ ba xét bánh xe và dây thừng nhưng khi ta quay bánh xe một lực nhẹ để tạo momen xoắn theo hướng vuông góc với momen động lượng, bánh xe sẽ chuyển động dường như lơ lửng một thời gian nhỏ trên không.

Ứng dụng con quay hồi chuyển vào đời sống

Lần đầu tiên xuất hiện trên điện thoại iPhone 4 với tính năng tự xoay màn hình tương ứng với cách cầm thiết bị của người dùng đã gây nên cơn sốt trong cộng đồng công nghệ nói chung và thiết bị di động nói riêng. Hiện nay con quay hồi chuyển được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực điện thoại thông minh. 

Con quay hồi chuyển có thể nhận biết được hướng của thiết bị, hệ thống có thể dễ dàng ghi nhận những chuyển động theo cả phương ngang hoặc phương thẳng đứng. Vậy nên con quay hồi chuyển được ứng dụng rất nhiều vào các phần mềm cần đến khả năng điều hướng, đặc biệt là các game trên các thiết bị di động.

VD : Khi bạn chơi game đua xe, cầm màn hình nghiêng đi là xe sẽ rẽ theo, đó là ứng dụng của con quay hồi chuyển. Khi bạn dùng bản đồ để xác định hướng đó cũng là ứng dụng con quay hồi chuyển.

Ngoài ứng dụng trong các trò chơi điện tử, con quay hồi chuyển còn được dùng kết hợp với gia tốc kế trong la bàn điện tử ở các thiết bị di động, Với sự kết hợp này, chúng ta có chiếc la bàn có độ nhạy và chính xác cao, lại không bị phụ thuộc vào từ trường xung quanh.

Ngoài ra con quay hồi chuyển còn được ứng dụng trong các máy đo của máy bay dùng để xác định độ cao và vị trí. 

Hãy trải nghiệm những ứng dụng của con quay hồi chuyển ngay trên thiết bị di động của bạn luôn nhé. Hy vọng qua bài viết này các bạn sẽ có thêm cho mình những kiến thức mới, chúc các bạn thành công!

Trên đây VOH Giáo dục đã chia sẽ đến các em học sinh những thông tin chi tiết về con quay hồi chuyển, hy vọng bài viết này đã cung cấp nguồn tài liệu hữu ích cho các em trong quá trình ôn tập cũng như giúp các em giải đáp thắc mắc con quay hồi chuyển là gì, nguyên lý và ứng dụng của nó đối với đời sống. Chúc các em học tập tốt.