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Agulha giroscópica, repetidores e verificação do erro da agulha

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Como a agulha giroscópica encontra o norte verdadeiro

1A lição em palavras simples

Numa frase

A inércia giroscópica mantém o eixo de rotação estável. O controlo gravítico e o amortecimento estabilizam a agulha giroscópica (giro) no meridiano verdadeiro, a linha norte–sul.

Duas propriedades

Um giroscópio é um rotor que gira rapidamente, livre de rodar em torno dos seus eixos. A inércia giroscópica, ou rigidez no espaço, mantém o eixo de rotação apontado na mesma direção no espaço. Uma força de rotação, chamada binário, aplicada em torno de um eixo faz o giroscópio rodar em torno de um terceiro eixo. É a precessão. Esse terceiro eixo é perpendicular ao eixo de rotação e ao eixo do binário. A agulha giroscópica usa ambas as propriedades.

Porque se desloca um giroscópio livre

A Terra roda cerca de 15° por hora. Um giroscópio livre mantém a direção no espaço enquanto a Terra roda sob ele. Com o eixo horizontal, a deriva em azimute (direção horizontal) é cerca de 15° × sin φ por hora; φ é a latitude. A velocidade de inclinação depende da direção do eixo: o máximo é cerca de 15° × cos φ por hora com o eixo este–oeste; é nula com o eixo norte–sul. São movimentos aparentes, sem procura do norte.

Controlo gravítico

O fabricante acrescenta controlo gravítico: um peso pendular ou um sistema de líquidos interligados. Quando o eixo se inclina, a gravidade produz um binário. A precessão transforma-o em movimento em azimute, em direção ao meridiano. O eixo passa a oscilar de um lado para o outro do meridiano, para este e oeste, sem parar. Assim, o giroscópio passa a procurar o norte.

Amortecimento e estabilização

O amortecimento reduz cada oscilação até o eixo parar no meridiano, ou muito perto dele: a giro está estabilizada. O erro de estabilização é a diferença entre a indicação média estabilizada e a proa verdadeira. Depois de ligares a giro, é preciso tempo para estabilizar. A norma de desempenho da OMI, resolução A.424(XI), admite até seis horas em latitudes até 60°. Muitos equipamentos modernos são mais rápidos. Liga a giro com antecedência, segundo o tempo do fabricante, antes de precisares da proa para largar.

Vantagens e limites

Uma giro estabilizada indica proas verdadeiras: sem declinação magnética nem desvio. A força que a orienta para norte diminui em direção aos polos, aproximadamente com cos φ. Por isso, os erros aumentam nas latitudes elevadas; consulta o limite de utilização no manual. Depende de alimentação elétrica e do suporte do rotor. Precisa de uma agulha magnética padrão como reserva independente, e tens de continuar a verificar o seu erro.

2Dados-chave

Rotação da Terra
Cerca de 15° por hora (15,04° por hora)
Deriva do giroscópio livre (eixo horizontal)
Cerca de 15° × sin latitude por hora
Inclinação máxima do giroscópio livre
Cerca de 15° × cos latitude por hora; eixo horizontal este–oeste
Tempo de estabilização (A.424)
Até 6 horas, em latitudes até 60°
Erro de estabilização (A.424)
Não superior a 0,75° ÷ cos latitude

3Pontos-chave

  1. 1

    A inércia giroscópica mantém o eixo fixo no espaço. A precessão muda a sua direção sob um binário aplicado.

  2. 2

    Um giroscópio livre deriva e inclina-se com a rotação terrestre. O controlo gravítico orienta-o para o meridiano.

  3. 3

    O amortecimento trava as oscilações e a giro estabiliza. Respeita o tempo de estabilização do fabricante.

  4. 4

    A giro indica o norte verdadeiro, mas enfraquece perto dos polos e continua a ter pequenos erros.

4Erros frequentes

  • Erro: Um giroscópio, por si só, aponta para o norte verdadeiro.

    Correto: Um giroscópio livre apenas mantém a direção no espaço. O controlo gravítico e o amortecimento orientam-no e estabilizam-no no meridiano.

  • Erro: A giro está pronta assim que o rotor atinge a velocidade de rotação.

    Correto: Primeiro tem de estabilizar, o que pode demorar horas. Liga-a cedo e compara-a com a agulha magnética antes de confiares nela.

  • Erro: A giro não tem erros porque não tem declinação magnética nem desvio.

    Correto: Tem pequenos erros próprios, como o erro de velocidade e rumo, que aumentam nas latitudes elevadas. Verifica-a em cada quarto.

5Caso prático e chaves de exame

Situação

O teu navio esteve em doca seca com a giro desligada. A largada está prevista para as 0800 e o eletricista propõe ligá-la às 0730. O que respondes?

Ver a resposta

Não pressuponhas que 30 minutos chegam. Consulta o tempo de estabilização e as indicações de prontidão do fabricante. Organiza o arranque com a antecedência necessária. Antes de usares a giro na largada, confirma que estabilizou e verifica o erro por uma referência independente.

Chaves de exame

  • Inércia giroscópica e precessão; o controlo gravítico orienta para norte, o amortecimento permite a estabilização.
  • A.424(XI): estabilização até 6 h em latitudes até 60°; erro de estabilização ≤ 0,75° ÷ cos latitude.
  • Giroscópio livre horizontal: deriva 15° sin φ/h; inclinação máxima 15° cos φ/h com eixo este–oeste, nula norte–sul. A força diretora diminui para os polos.

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Quando a tiveres lido, associa os termos e depois responde a três perguntas. Acerta em tudo para concluir a unidade; só abrir a página não conta.

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