A pörgettyű

Ma már nagyon sok változata van a pörgettyűnek, vagy más néven giroszkópnak. A legegyszerűbb kivitelezés egy tengely körül szabadon forgó lendkerék. A pörgettyű jellemző tulajdonsága, hogy pörgés közben igyekszik megtartani forgástengelyének az irányát. Ez a stabilitás teszi lehetővé, hogy működés közben az asztalra helyezett pörgettyű nem dől el. Amikor a kerék forgása közben a tengelyt merőleges irányból erőhatás éri, az eszköz furcsa módon térül el: a tengelyre és a külső erőhatásra egyaránt merőleges irányban kimozdul.



Ha az egyszerű pörgettyűt további két tengellyel látjuk el úgy, hogy a három tengely egymásra kölcsönösen merőleges legyen, és az eszköz tetszőleges irányba szabadon elfordulhat, akkor a pörgő kerék megőrzi forgási tengelyének eredeti irányát, függetlenül attól, hogy a kerete hogyan fordul el.



A giroszkópot Léon Foucault francia fizikus alkalmazta először a tudományban, amikor 1852-ben a Föld forgását igazolandó kísérleteken dolgozott. A legendás Foucault-inga mellett a nagy sebességgel forgó giroszkóp is bizonyítékokkal szolgált bolygónk mozgására.

Giroszkópokat gyakran alkalmaznak a navigációban. Iránytűk helyett vagy azok kiegészítéseként hajókon, repülőkön, űreszközökön használják a pontos irányzék meghatározására.

Ugyanez az alapelve számos közkedvelt játéknak is, mint például a jojónak, a búgócsigának, a frizbinek stb.

A japán pörgettyűk nagyon népszerűek, még kiállításokon is bemutatják őket. A pörgettyűk állítólag Kínából és Koreából kerültek Japánba 1200 évvel ezelőtt. Kezdetben a gazdagok szórakozását szolgálták, később a köznép körében is népszerűvé váltak. Jelenleg közel ezerféle pörgettyű létezik Japánban. A pörgetés módjától függően vannak pörgetett, két tenyérrel penderített, zsinór-rántással mozgatott és dobással forgatott pörgettyűk. Készítésüknél a legfontosabb szempont a súlypont megfelelő elhelyezése. A szépen és hosszú ideig forgó pörgettyű kellemes látványt nyújt.

A giroszkóp működésének elve felhasználható egyes eszközök stabilitásának fokozására is. A legközismertebb ilyen alkalmazás a kerékpár kereke, amelynek forgása megakadályozza, hogy a jármű feldőljön. Amíg állnak a kerekek, a kerékpár egyáltalán nem tart egyensúlyt, viszont minél gyorsabban forognak a kerekek, annál stabilabb a jármű. Mindannyian észrevehettük már, hogy amikor a kormányt elfordítjuk, a kerékpár megdől, azaz az eredeti erőhatásra és a tengelyre egyaránt merőleges erő lép fel. Hasonló funkciót látnak el a giroszkópok precíziós műszerekben és más eszközökben is.

Újabban a gyógyászatban is alkalmazást nyerhetnek a giroszkópok. A tudósok igyekeznek parányi bioérzékelőket kifejleszteni pl. a rák proteinjeinek észleléséhez, ami ugyanazt a giroszkóp technológiát alkalmazza, mint amit a navigációs rendszerek esetében kidolgoztak. Olyan eszközt igyekeznek létrehozni, mely a rákra jellemző jelzőanyagok, a markerek, azaz proteinek vagy más, a ráksejtek által előállított molekulák azonosítására szolgál. A markerek a rák típusától függően váltakoznak, és jól megkülönböztethetők az egészséges sejtek által termelt fehérjéktől.

Ismeretes, hogy a giroszkóp felpörgetett állapotban próbálja megtartani forgástengelyének irányát mindaddig, míg zavaró hatás nem éri, ekkor azonban berezeg. A kutatók által egy szilícium lapkán előállított korongok kevesebb, mint egytized milliméter átmérőjűek. Ezeket speciális DNS vagy protein mintákkal vonják be, amik a felületükhöz kötik a rákra jellemző markereket. Amikor a betegséget jelző markerek a korong felületéhez tapadnak, egyenetlen tömegeloszlás áll be, ami megváltoztatja az eszköz rezgési frekvenciáját. Ez lehetővé teszi a minimális rák marker észlelését is. Így felismerhető a baj, és időben elkezdhető a megfelelő terápia alkalmazása. A cél tehát az, hogy viszonylag megbízható kézi eszközt hozzanak létre a szövetminták gyors és egyszerű elemzéséhez.