機械式陀螺儀的旋轉軸,對于改變其方向的外力作用有趨向于垂直方向的傾向。在橫向傾斜時,重力會向增加傾斜的方向作用,而軸則向垂直方向運動,就産生了搖頭的運動。當陀螺經緯儀的陀螺旋轉軸以水平軸旋轉時,由于地球的旋轉而受到鉛直方向旋轉力,陀螺的旋轉體向水平面内的子午線方向産生歲差運動。當軸平行于子午線而靜止時可加以應用。陀螺儀是運用物體高速旋轉時,角動量很大,旋轉軸會一直穩定指向一個方向的性質,所制造出來的定向儀器。不過它必需轉得夠快,或者慣量夠大。
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