Pengayun.

Pengayun (English – oscillator) ialah sejenis sistem yang mengubah bentuk tenaga yang diterimanya kepada tenaga yang sejajar (English-coherent) dan kuat (English-strong).

Sistem pengayun terdiri daripada tiga unsur utama; iaitu penguat (English-amplifier), penala (English-resonator) dan suapbalik (English-feedback).

Sistem pengayun akan menerima tenaga dari punca bekalan tenaga (input), memprosesnya dan mengeluarkannya dalam bentuk tenaga yang sejajar dan kuat (output).

Apakah yang dimaksudkan dengan sejajar dan kuat? Untuk memahaminya, saya akan membawa para pembaca mengenali terlebih dahulu sifat semulajadi tenaga dalam bahagian di bawah.

Tenaga adalah campuran gelombang sinusoidal

Semua jenis tenaga dalam alam ini wujud dalam bentuk gelombang.

Sebagai contoh, tenaga elektrik wujud sebagai gelombang pergerakan elektron dalam bahan pengalir, tenaga haba wujud sebagai gelombang inframerah dan tenaga radio wujud sebagai gelombang elektromagnet pada frekuensi radio, dan tenaga cahaya wujud sebagai gelombang elektromagnet pada frekuensi cahaya nampak.

Gelombang yang hanya bergetar pada satu frekuensi sahaja ialah gelombang sinusoidal, iaitu gelombang yang boleh diterjemahkan dalam fungsi trigonometri sinus.

(Sumber: http://mvngu.wordpress.com/2008/08/11/year-10-mathematics-in-victoria/)

Sejenis gelombang sinusoidal. Gelombang sinusoidal ialah gelombang yang boleh diterjemahkan oleh fungsi trigonometri sinus.

(Sumber: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sine_waves_different_frequencies.svg)

Contoh gelombang sinusoidal dengan frekuensi yang berbeza-beza, dengan paksi tegak ialah amplitud (kandungan tenaga) dan paksi datar ialah masa. Gelombang paling atas ialah gelombang dengan frekuensi paling rendah.

[Nota: Frekuensi ialah bilangan getaran lengkap dalam satu saat. Setiap satu gelombang sinusoidal adalah unik mengikut frekuensinya (frekuensi adalah identiti sinusoidal tersebut). Semakin tinggi frekuensi suatu gelombang sinusoidal, semakin banyak getaran yang dilakukan dalam sesaat.]

Dalam alam ini, tenaga wujud dalam bentuk campuran gelombang sinusoidal sama ada pada frekuensi yang sama atau berbeza-beza.

Untuk menceraikan tenaga kepada komponen gelombang sinusoidal (atau secara ringkasnya komponen sinusoidal), kita menggunakan kaedah matematik yang dikenali sebagai penukaran Fourier (English-Fourier transform). Semua teknologi elektronik yang boleh menceraikan tenaga kepada komponen gelombang sinusoidal (salah satunya ialah teknologi radio) menggunakan penukaran Fourier secara litar elektronik, sama ada litar terbina (English-built-in) atau yang boleh diprogramkan (English-programmable).

Sebagai contoh, gelombang kotak dari sebuah penggetar elektronik boleh diceraikan kepada komponen sinusoidal di bawah. Apabila komponen sinusoidal tersebut dijumlahkan secara penambahan amplitud, ia akan kembali membentuk gelombang kotak (English-square wave).

(Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Squarewave01CJC.png)

Dalam rajah di atas, gelombang kotak (merah) ditunjukkan bersama-sama sebahagian daripada komponen sinusoidalnya. Komponen yang ditunjukkan ialah sinusoidal pada harmonik ke 3 (hijau) dan 5 (oren), dan komponen asas (English – fundamental component) yang berwarna biru.

Alatan muzik juga menghasilkan tenaga bunyi dengan campuran komponen sinusoidal. Ambil satu contoh, iaitu tali gitar. Tali gitar yang sumbang dan tidak mengeluarkan bunyi untuk not yang dikehendaki, sebenarnya menghasilkan tenaga bunyi yang memiliki campuran komponen sinusoidal yang banyak.

Untuk mengelakkan bunyi yang sumbang, maka penalaan (English-tuning) dilakukan ke atas tali gitar tersebut, agar ia hanya mengeluarkan bunyi pada not yang dikehendaki sahaja, atau dengan kata lain, hanya pada satu komponen sinusoidal atau pada satu frekuensi tertentu sahaja. Ini kerana setiap not bunyi ditentukan oleh hanya satu frekuensi getaran sahaja. Frekuensi getaran ditentukan oleh panjang tali gitar, ketebalan, ketegangan dan ketumpatannya, dan aspek fizikal lain tali gitar yang terlibat dalam getaran tersebut. Jadi, penalaan dilakukan dengan menyelaras aspek-aspek fizikal tali gitar tersebut.

Resonans

Apabila satu-satu tenaga hanya bergetar pada satu komponen sinusoidal (atau pada satu frekuensi) sahaja, maka ia sedang berada dalam keadaan resonans (English-resonance). Jika satu tali gitar bergetar hanya pada satu frekuensi, maka ia sedang melakukan resonans. Apabila radio sedang menerima hanya gelombang pada satu frekuensi siaran sahaja, maka ia juga sedang melakukan resonans.

Ketika berlakunya resonans, tenaga menumpu hanya pada satu frekuensi. Oleh itu kandungan tenaga tersebut tidak dikongsi oleh komponen sinusoidal yang lain. Oleh itu juga, amplitud pada frekuensi tersebut merupakan amplitud yang tertinggi.

Sebagai contoh, tali gitar yang sedang resonans bergetar pada amplitud tertingginya (berbunyi paling kuat) berbanding ketika ia bergetar sumbang.

Radas yang paling biasa digunakan bagi menggambarkan fenomena ini ialah bandul Barton (English-Barton’s pendulum). Bandul Barton terdiri daripada sekumpulan bandul yang berlainan panjang tali, digantung pada satu tali mendatar yang sama. Satu bandul asing digantungkan pada tali mendatar tersebut, jauh sedikit berbanding kumpulan bandul tersebut.

(Sumber: http://www.one-school.net/Malaysia/UniversityandCollege/SPM/revisioncard/physics/wave/oscillation.html)

Gambar di atas menunjukkan bandul Barton.

Apabila bandul asing dihayunkan (bandul X), semua bandul dalam kumpulan bandul akan menghayun. Satu fenomena penting dapat diperhatikan di sini. Dalam semua bandul dalam kumpulan bandul, hanya satu sahaja bandul yang menghayun paling tinggi berbanding bandul-bandul yang lain.

Bandul tersebut ialah bandul yang memiliki panjang tali yang sama dengan bandul asing iaitu bandul D. Bandul tersebut sedang berada dalam resonans dengan bandul asing, dan mendapat tenaga yang paling banyak dari bandul X berbanding bandul-bandul lain dalam kumpulan bandul.

Pertindihan gelombang

Pertindihan gelombang (English-superposition) ialah fenomena pembinaan dan penghapusan gelombang apabila dua atau lebih komponen sinusoidal bercampur atau bertindih.

Pertindihan gelombang ialah proses tambah-tolak aritmetik untuk puncak gelombang atau amplitud (English-amplitude).

(Sumber: http://perg.phys.ksu.edu/vqm/laserweb/ch-1/f1s2t3p2.htm)

Rajah menunjukkan proses pertindihan gelombang. Gambar kiri adalah pertindihan gelombang dengan fasa yang sama manakala gambar kanan adalah pertindihan gelombang dengan fasa yang berlainan.

Membentuk kembali gelombang asal daripada komponen sinusoidal juga merupakan proses pertindihan gelombang. Sebagai contoh, gelombang kotak boleh dibentuk kembali daripada komponen sinusoidalnya dengan menindihkan komponen-komponen sinusoidal tersebut satu demi satu.

Sefasa dan tidak sefasa; dan kesejajaran

Fasa ialah kedudukan gelombang dalam ruang pada satu ketika ketika ia merambat. Dalam kumpulan komponen sinusoidal yang memiliki frekuensi yang sama, kedudukan setiap darinya dalam garis masa tidak semestinya sama. Ada yang mula bergerak agak lewat berbanding yang lain meskipun semuanya bergerak pada halaju yang sama.

Jika kumpulan komponen sinusoidal yang sama frekuensi berada pada fasa yang sama, maka ia berada dalam keadaan sejajar (English-coherent).

Rajah di bawah menunjukkan dua gelombang dalam dua situasi berbeza, yang sama frekuensi tetapi tidak sefasa (English-not in phase) di sebelah kanan, manakala rajah di sebelah kiri menunjukkan dua gelombang yang sama frekuensi dan juga sefasa (sejajar).

(Sumber: http://perg.phys.ksu.edu/vqm/laserweb/ch-1/f1s2t3p2.htm)

Apabila dua gelombang dalam kedua-dua rajah di atas bertindih, didapati dua gelombang dalam rajah kiri yang sejajar menghasilkan gelombang pada frekuensi sama tetapi dengan amplitud dua kali ganda amplitud asal. Dua gelombang yang tidak sejajar dalam rajah kanan pula terhapus (English-annihilated) selepas pertindihan.

Gelombang yang lebih kuat terhasil daripada kesejajaran.

Disebabkan itu, kesejajaran amat penting dalam proses penghasilan tenaga seperti pemancar radio, dan LASER bagi menghasilkan satu gelombang pada satu frekuensi tetap yang kuat dan bebas daripada hingar pada frekuensi lain.

Contoh sistem pengayun

Kita kembali semula kepada tajuk perbincangan asal, iaitu sistem pengayun. Dari perbincangan mengenai tenaga, diharapkan para pembaca dapat memahami apa dan mengapa kesejajaran dan kekuatan gelombang merupakan perkara penting yang ingin dicapai dalam sistem pengayun.

Sistem pengayun boleh wujud secara semulajadi ataupun buatan (diaplikasikan dalam teknologi moden).

Contoh sistem pengayun semulajadi ialah saraf manusia, sistem penghasilan gelombang mikro oleh bintang di angkasaraya, dan sistem penghasilan gelombang haba (inframerah) oleh matahari.

Pengayun mekanikal juga wujud dalam sistem jam bandul (English-grandfather’s clock) bagi menghasilkan ayunan bandul yang sejajar (tidak berubah-ubah tempoh ayunannya) dan kuat (tidak mengalami pelembapan (English-damping) atau pengurangan amplitud ayunan).

Pelbagai teknologi moden diklasifikasikan sebagai sistem pengayun, sebagai contoh  

1. LASER (light amplification by stimulated emission of radiation ; penguatan cahaya menggunakan pancaran teraruhkan dari radiasi
2. MASER hidrogen (maser – microwave amplification by stimulated emission of radiation ; penguatan gelombang mikro menggunakan pancaran teraruhan dari radiasi)
3. Pengayun hablur (English-crystal oscillator)
4. Pengayun gelombang mikro (English-microwave oscillator)

Peranan setiap unsur dalam sistem pengayun; penguat, penala dan suapbalik.

Ketika proses ke atas tenaga yang dibekalkan ke sistem pengayun berlaku, setiap unsur dalam sistem pengayun yang disebutkan tadi (penguat, penala dan suapbalik) yang memiliki peranan masing-masing, akan mengolah tenaga tersebut seperti berikut:

a        Penguat – menguatkan tenaga (English –amplify) mengikut pekali tumbesaran (English – gain ) yang dimilikinya. Tenaga yang dibekalkan masuk menerusi input akan ‘dibesarkan’ amplitudnya setelah melalui penguat. Ini bermakna jika tenaga yang masuk ke dalam penguat adalah 1 kiloWatt, maka jika pekali tumbesaran penguat ialah 5 per kilowatt, tenaga yang akan dikeluarkan oleh penguat ialah 1 kilowatt x 5 per kilowatt = 5 kilowatt.

Penguat dalam sistem pengayun adalah satu blok dengan satu input dan satu output. Sebenarnya, sistem penguat boleh diperincikan lagi dengan menyertakan juga tenaga masuk dan keluar yang mengaktifkan/menghidupkan penguat, dalam Rajah 6 di bawah.

[Rajah 6]

Dalam gambar atas, anak panah biru menunjukkan tenaga yang ingin dikuatkan sementara anak panah merah adalah tenaga terbekal yang mengaktifkan penguat agar dapat menjalankan fungsinya.

Gambar bawah pula menunjukkan contoh penguat yang biasa digunakan dalam litar elektronik, iaitu op-amp (operational amplifier) sebagai perbandingan.

Tenaga yang masuk menerusi input sebenarnya tidaklah dibesarkan secara prinsipnya. Tumbesaran yang berlaku bukanlah kepada kandungan tenaga yang masuk pada input, tetapi kepada isyarat yang dibawanya, iaitu isyarat komponen sinusoidal. Tenaga yang dibekalkan kepada penguat menyalin apa-apa isyarat yang dibawa oleh tenaga yang masuk melalui input. Disebabkan tenaga yang dibekalkan lebih besar daripada tenaga yang masuk pada input, maka salinan yang dibuat adalah salinan isyarat input yang lebih besar. Salinan yang lebih besar ini keluar sebagai output.

b)      Penala – mengumpul tenaga (English – storing energy) untuk satu jangka masa, dan kemudian melepaskannya selepas tamat tempoh tersebut menerusi jalan keluar atau output. Pengumpulan ini adalah bertujuan mengubah fasa-fasa komponen yang tidak sejajar dan membenarkan komponen-komponen ini mengalami pertindihan, agar hasil yang keluar ialah sejajar. Penala juga berperanan menapis frekuensi tertentu dari campuran komponen frekuensi dalam tenaga yang diterimanya, dan mengeluarkan hanya tenaga dengan komponen frekuensi tersebut.

c)       Suapbalik  -  menghantar sebahagian tenaga yang dilepaskan penala kembali ke tempat di mana tenaga mula-mula dibekalkan (tenaga disuapbalik ke tempat sebelum penguat, atau input)

Contoh-contoh penguat ialah :

Tiub tiub hampagas, transistor, diod Gunn, diod IMPATT, hablur delima (penguat cahaya dalam laser), hidrogen

Contoh-contoh penala ialah;

Litar talaan (English-tune circuit), hablur quartz, kebuk LASER (English – LASER cavity), kebuk gelombang mikro (English – microwave cavity).

Rajah 7 di bawah merumuskan sistem-sistem pengayun yang berlainan.

[Rajah 7]

Bagaimana pengayun bekerja?

Pengayun bekerja dengan menguatkan isyarat gelombang rawak.

Semua tenaga di dunia ini wujud dalam bentuk gelombang. Kebanyakkan tenaga adalah campuran gelombang sinusoidal yang digelar hingar (English-noise) dan ada juga yang hanya terdiri daripada satu unsur gelombang sinusoidal.

Katakan wujud hingar dalam sistem pengayun. Hingar ini sangat lemah kandungan tenaganya. Hingar ini berasal dari getaran atom dalam sistem pengayun. Ini kerana semua molekul dalam alam ini sentiasa bergerak.

Hingar ini bertanggungjawab memulakan ayunan dalam sistem pengayun. Apabila tenaga terbekal masuk, ia akan ke penguat dahulu untuk menghidupkannya. Jika tiada tenaga terbekal, maka penguat tidak akan berfungsi.

Penguat yang telah menerima tenaga terbekal akan berfungsi dan boleh menguatkan sebarang isyarat termasuk hingar yang kecil (meskipun hanya getaran kecil molekul). Jika hingar yang terhasil tadi masuk ke dalam penguat, penguat akan menguatkan hingar tersebut dan meninggikan amplitudnya dengan membenarkan tenaga terbekal menyalin isyarat yang dibawa hingar tersebut.

Hingar yang keluar daripada penguat adalah kuat tetapi tidak sejajar (English-incoherent).

Sejajar bermaksud kesemua komponen sinusoidal dalam hingar berada pada FREKUENSI yang sama dan FASA yang sama.

Untuk menghasilkan hingar hanya pada satu frekuensi sahaja, maka kita memerlukan penala (English-resonator). Penala berfungsi menapis semua komponen sinusoidal dalam hingar. Sebarang komponen sinusoidal yang tidak sama dengan frekuensi aslinya akan disingkirkan, manakala semua komponen sinusoidal yang sama akan dilepaskan.

Oleh itu, hingar yang keluar dari penala adalah hingar dengan komponen sinusoidal yang berada pada frekuensi yang sama tetapi pada fasa yang berlainan.

Maka bagaimana pula fasa kesemua komponen sinusoidal yang sama frekuensi ini disamakan? Ia perlu disuapbalik ke dalam penguat.

Apabila suapbalik dikenakan ke atas sistem pengayun, maka pembetulan berperingkat (English-iterative correction) ke atas fasa komponen sinusoidal berlaku. Perbezaan fasa antara komponen sinusoidal yang sama frekuensi ini akan semakin mengecil, dan komponen-komponen yang sama frekuensi ini menjadi semakin sejajar.

Selepas suatu tempoh, tenaga yang masuk dan keluar menerusi penguat adalah tenaga pada satu frekuensi dan fasa yang sama sahaja, serta memiliki amplitud yang maksimum. Tenaga ini sedang berada pada keadaan yang dikehendaki oleh sistem pengayun; iaitu kuat dan sejajar. Ia dilepaskan keluar kemudiannya ke beban untuk aplikasi seterusnya.

Contoh 1: LASER delima

Sistem LASER delima telah dijelaskan dengan terperinci dalam rencana lepas

(http://eigenzone.blogspot.com/2008/12/laser.html)

Penulis akan menerangkannya sekali lagi di sini menurut teori sistem pengayun.

Dalam LASER delima, penguat ialah rod delima, penala ialah kebuk laser itu sendiri (panjang dan diameternya) dan suapbalik ialah cermin memantul penuh dan separa.

 

[Rajah 8]

Rajah rekabentuk LASER delima. LASER delima ialah LASER pertama yang dicipta manusia. Ia dicipta oleh saintis Amerika Theodore Maiman pada 1960 berasaskan teori pancaran teraruhkan (English-stimulated emission) yang ditemui oleh Albert Einstein.

Tenaga dibekalkan kepada sistem pengayun LASER delima menggunakan lampu pendaflour atau dari LASER yang lain. Cahaya ini menghidupkan rod delima dan membolehkannya menguatkan sebarang hingar, yakni rod delima tersebut sedang diaktifkan.

Dalam satu-satu ketika, salah satu dari atom dalam batu delima bergerak dan menghasilkan hingar yang lebih kuat berbanding atom-atom yang lain. Hingar ini dikuatkan oleh rod delima yang telah diaktifkan tersebut dan menghasilkan hingar dalam bentuk pancaran teraruhkan (English-stimulated emission)

Kebuk LASER delima memiliki panjang dan diameternya yang akan menentukan komponen frekuensi yang mana daripada pancaran teraruhkan itu yang akan dipilih. Satu-satu frekuensi dipilih adalah kerana gelombangnya boleh bergerak dalam kebuk LASER pada panjang dan diameter sedemikian tanpa dilemahkan oleh komponennya yang lain yang sama frekuensi tetapi berlainan fasa.

Ini kerana komponen-komponen pada frekuensi yang sama tetapi pada fasa berlainan boleh dikuatkan atau dilemahkan akibat pertindihan gelombang atau superposisi (English-superposition) yang berlaku di antara mereka.

Pancaran teraruhkan ini akan melalui suapbalik, iaitu dengan dipantulkan oleh cermin memantul separa dan penuh yang diletakkan di kedua-dua belah sisi kebuk LASER. Kedua-dua cermin ini menjadi suapbalik kerana ia ‘menyuap balik’ pancaran teraruhkan ini ke dalam rod delima untuk dikuatkan lagi, dan seterusnya memulakan kitaran baru.

Pancaran teraruhkan ini akan dikuatkan sekali lagi oleh rod delima dan kitaran yang sama akan berulang-ulang.

Seperti yang dijelaskan tadi, hanya satu sahaja komponen sinusoidal dari pancaran teraruhkan yang tidak akan mengalami penghapusan akibat dari fenomena pertindihan gelombang. Komponen sinusoidal ini memiliki frekuensi yang sama dengan frekuensi yang dibenarkan oleh rekabentuk kebuk LASER yang memiliki panjang dan diameter sedemikian.

Maka, komponen ini juga merupakan satu-satunya komponen dari pancaran teraruhkan yang akan berjaya melepasi atau ‘survive’ kitaran-kitaran dalam sistem pengayun LASER, sehingga apabila ia cukup kuat dan sejajar, akan keluar sebagai sinar LASER menerusi titik lemah atau output yang diletakkan pada sistem, iaitu cermin memantul separa.

Apabila difikirkan kembali, kebuk LASER yang merupakan penala (English-resonator) dalam sistem ini, menjalankan beberapa tugasan penting. Ia menjadi penapis frekuensi (English-frequency filter), ia juga menjadi penyimpan tenaga (English-storage) untuk satu-satu masa. Kebolehan kebuk LASER menyimpan tenaga akan menentukan sama ada komponen sinusoidal yang disokongnya itu akan bertahan lama dalam kebuk LASER atau mudah melembap dan mati akibat terlalu mudah keluar dari kebuk sebagai haba mahupun sinar LASER yang bocor.

Jika suatu komponen sinusoidal itu dapat bertahan lama dalam kebuk, maka ia akan dikuatkan dengan mudah dan tidak banyak tenaga dibazirkan. Kebuk dengan mutu sebegini memiliki Q yang tinggi, di mana Q ialah nisbah tenaga yang boleh disimpan oleh satu-satu penala dengan tenaga yang terbocor (English-leaked energy) darinya.

Contoh 2: Pengayun gelombang mikro, PGM (English-microwave oscillator)

Pengayun gelombang mikro ialah sejenis sistem pengayun untuk menghasilkan gelombang mikro berkuasa rendah seperti yang digunakan dalam telekomunikasi tanpa wayar seperti Bluetooth, Wifi dan telefon bimbit. Untuk gelombang mikro berkuasa tinggi seperti yang digunakan dalam ketuhar gelombang mikro dan RADAR, teknologi seperti magnetron, klystron dan tiub berperambatkan gelombang (English-travelling wave tube) digunakan.

Dalam PGM, penguat ialah peranti aktif elektronik untuk gelombang mikro iaitu diod Gunn, diod IMPATT dan transistor gelombang mikro, penala ialah kebuk gelombang mikro dan suapbalik ialah salur gelombang seperti gegelung wayar, antenna atau salur berlengan (English-coaxial cable).

[Rajah 9]- Salur berlengan

Tenaga yang dibekalkan kepada PGM ialah tenaga elektrik. Tenaga elektrik ini akan mengaktifkan penguat dan membolehkannya menguatkan sebarang hingar yang terdapat di dalam sistem PGM.

Sepertimana LASER, hingar akan dihasilkan oleh mana-mana molekul yang bergetar lebih kuat berbanding molekul yang lain. Dalam kes PGM, hingar dihasilkan sendiri oleh penguat. Hingar ini yang merupakan campuran gelombang atau komponen sinusoidal akan dikuatkan oleh penguat.

Hingar yang kuat ini ialah arus elektrik ulang alik yang akan mengalir di seluruh bahagian kebuk gelombang mikro (GM), dan menghasilkan gelombang elektromagnet dengan campuran frekuensi yang pelbagai yang akan saling merambat, dipantulkan dan diserap di dalam kebuk gelombang mikro.

Akibat fenomena pertindihan gelombang, sebahagian daripada gelombang akan terhapus. Sepertimana kebuk LASER, kebuk GM juga memiliki ukuran dan saiznya. Ini menentukan frekuensi gelombang elektromagnet yang mana yang akan kekal berada di dalam kebuk tersebut tanpa mengalami kehilangan atau ditapis keluar.

Sepertimana yang berlaku di dalam LASER di mana hanya frekuensi pancaran teraruhkan yang tertentu sahaja yang dibenarkan bergerak di dalam kebuk, begitu juga dengan kebuk GM. Hanya frekuensi gelombang elektromagnet tertentu sahaja yang dibenarkan bergerak di dalam kebuk. Disebabkan frekuensi gelombang ini berada dalam julat gelombang mikro dalam spektrum gelombang elektromagnet, maka gelombang yang ditinggalkan bergerak dalam kebuk GM ialah gelombang mikro.

Gelombang mikro akan melalui suapbalik dan kembali semua ke penguat dan dikuatkan lagi. Kemudian gelombang mikro yang semakin kuat ini dihantar sekali lagi ke penala iaitu kebuk GM, dipantulkan berulang-ulang sehingga apabila ia cukup kuat, keluar sebagai gelombang mikro yang sejajar dan kuat melalui antenna.

Contoh 3: Pengayun hablur

Pengayun hablur ialah sejenis pengayun yang menukarkan tenaga elektrik kepada tenaga elektrik ulang alik yang akan dipancarkan sebagai gelombang elektromagnet.

Sepertimana LASER dan PGM, sistem ayunan dalam pengayun hablur dimulakan oleh hingar yang terdapat dalam hablur quartz.

Hablur quartz memiliki kebolehan menukarkan tenaga mekanikal kepada elektrik, dan menukarkan tenaga elektrik kembali kepada tenaga mekanikal. Ini bermakna, jika kita menekan hablur ini, beza keupayaan akan terhasil dan arus akan mengalir sekiranya terdapat rintangan. Manakala jika kita membekalkan beza keupayaan ke atas hablur ini, bentuknya akan berubah. Jika beza keupayaan tersebut ialah ulang-alik (English-alternating voltage), hablur ini akan bergetar.

Hingar yang terhasil dalam hablur quartz ini akan diperbesarkan oleh penguat yang lazimnya transistor kesan medan seperti JFET. Hingar yang diperbesarkan, dalam bentuk arus ulang-alik, akan disuapbalik ke hablur.

Akibat daripada itu, hablur akan bergetar pada frekuensi aslinya, sekaligus membenarkan hanya satu komponen sinusoidal untuk arus ulang-alik yang masuk melepasi proses tersebut. Komponen sinusoidal ini, sama frekuensi dengan frekuensi asli hablur, akan disuap balik berulang kali sehingga getaran hablur mencapai kestabilan pada frekuensi tersebut.

Hasil akhir getaran hablur ini ditukarkan oleh hablur dan keluar sebagai gelombang arus elektrik ulang alik yang sejajar dan kuat, dan meninggalkan keseluruhan sistem pengayun hablur untuk ke bahagian seterusnya seperti antena atau kapasitor.

Kesan Rama-rama dan sistem pengayun

Pernahkah anda mendengar mengenai Kesan Rama-rama? Ia pernah dijadikan tema filem Hollywood iaitu The Butterfly Effect. Kesan Rama-rama ialah sejenis teori yang menjelaskan bahawa sebarang perubahan besar boleh dimulakan oleh sebarang perubahan kecil.

Kesan Rama-rama dinamakan sedemikian kerana ia menggunakan perumpamaan bahawa kibasan sayap rama-rama mampu menghasilkan taufan dengan menggerakkan molekul-molekul udara secara beransur-ansur.

Kesan Rama-rama juga dikenali sebagai Kesan Bebola Salji. Ia nama berlainan untuk teori yang sama. Untuk perumpamaan bebola salji, bayangkan anda membiarkan sebiji bebola salji menuruni sebuah cerun yang turut memiliki salji di sepanjang permukaan cerunnya. Bebola tersebut akan berguling menuruni cerun dan menjadi semakin besar kerana di sepanjang penurunannya, salji berkumpul dan terus berkumpul di permukaan bebola sehingga ia menjadi semakin besar.

Kesan Rama-rama dan Kesan Bebola Salji adalah contoh proses tumbesaran tidak terkawal (English-uncontrolled growth). Dalam proses sebegini, tidak ada keadaan stabil dicapai. Jika proses tersebut merupakan sebuah ayunan atau getaran gelombang, gelombang tersebut akan bergetar dengan amplitud yang semakin besar dan tidak akan mencapai kestabilan.

Kesan ini juga berlaku dalam letupan nuklear. Letupan nuklear adalah tindak balas berantai (English-chain reaction) yang tidak terkawal. Ia bermula dengan tembakan neutron ke atas unsur radioaktif yang kemudiannya melarat sehingga tembakan berjuta-juta atom yang sama, yang membentuk letupan cendawan. Jika tindak balas berantai ini dikawal, ia boleh dimanfaatkan untuk tujuan penjanaan kuasa elektrik.

[Rajah 10]

(Sumber: http://sciencecity.oupchina.com.hk/npaw/student/glossary/chain_reaction.htm)

Tindak balas tidak terkawal nuklear.

Kesan Rama-rama boleh berlaku dalam sistem pengayun jika sistem tersebut tidak memiliki jalan keluar atau output. Dalam sistem pengayun sebegini, jalan keluar tidak disertakan. Maka output tidak wujud. Akibatnya, sebarang hingar yang bermula dalam penguat akan dibesarkan secara terus menerus (English-ever increasing growth rate) dan akan terus membesar sehingga memusnahkan sistem tersebut dengan sendirinya (English-self destruction) kerana suapbalik.

Sistem pengayun yang tidak memiliki jalan keluar juga dinamakan sebagai sistem suapbalik positif. Ini kerana output akan senantiasa ditambah kepada tenaga terbekal. Sistem dengan jalan keluar dinamakan sistem suapbalik negatif.

Oleh itu, adalah penting untuk memasang jalan keluar atau output dalam merekabentuk sistem pengayun. Dalam LASER, cermin memantul separa berperanan sebagai jalan keluar cahaya LASER, sementara antena pula berperanan sama dalam sistem pengayun gelombang radio dan mikro.

Kesimpulan

Sistem pengayun boleh dicipta secara eksperimen dengan mencuba menggabung apa sahaja jenis penguat, penala dan suap balik membentuk satu sistem pengayun dan mengujikaji sama ada ia berfungsi sebagai sistem pengayun atau sebaliknya (sama ada ia mengeluarkan tenaga yang sejajar dan kuat atau sebaliknya).

Penguat yang baru boleh wujud dalam pelbagai bentuk; sama ada ia bahan semikonduktor, galian, logam atau bahan buatan manusia. Saintis masih mencari dan menggabung pelbagai jenis bahan untuk menghasilkan penguat yang baru, sama ada untuk menguatkan tenaga elektrik, gelombang radio, mahupun cahaya.

Pendek kata, sistem pengayun direka oleh 1001 kaedah dan jenis penguat dan penala. Eksperimen perlu diluaskan untuk meneruskan agenda penghasilan sistem pengayun yang baru. Malah sistem pengayun tidak terhad hanya kepada tenaga radio dan cahaya; bahkan ia boleh diluaskan sehingga kepada apa sahaja jenis tenaga kerana semua tenaga wujud dalam bentuk gelombang.

Malah sistem pengayun untuk tenaga mekanikal dan bunyi juga telah dicipta. Sistem pengayun untuk tenaga mekanikal terdapat dalam jam bandul (English-grandfather’s clock) untuk menguatkan ayunan bandul agar tidak mengalami pelembapan (English-damping) dan membenarkan ia berayun berterusan dan stabil pada satu frekuensi yang sama untuk jangka masa yang lama.

Sistem pengayun untuk bunyi pula telah dicipta untuk menstabilkan frekuensi bunyi agar tidak sumbang. Kita ambil contoh sebuah gitar. Penala ialah tali gitar itu sendiri, sementara suapbalik adalah udara di dalam kotak gitar tersebut. Apabila tali gitar dipetik, ia akan menggetarkan udara di sekelilingnya, memberikan hingar.

Hingar ini akan bergerak ke dalam kotak gitar dan dipantulkan (disuapbalik) ke tali gitar dan tali gitar berfungsi sebagai penala, menerima tenaga dari hingar tersebut dan menguatkan getaran hanya pada satu frekuensi sahaja. Dalam sistem pengayun ini, tiada penguat yang digunakan. Maka tenaga bunyi yang terhasil adalah tenaga bunyi yang sejajar pada satu frekuensi tetapi tidak dikuatkan. Ini kerana sistem pengayun bunyi tidak memiliki bahan aktif yang memiliki pekali tumbesaran sebagaimana sistem elektronik dan gelombang mikro.

Gegasing

Pendahuluan

Gegasing (English-gyroscope) ialah sejenis perkakasan yang digunakan bagi mengekalkan kedudukan suatu objek dalam ruang tiga matra (English-three dimensional space).

Contoh gegasing ialah seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah:

Sumber: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/imgmec/gyro.gif

Untuk memahami bagaimana gegasing berfungsi, kita perlu terlebih dahulu memahami bagaimana gasing berfungsi. Ini kerana gasing ialah bahagian utama yang membolehkan gegasing menjalankan fungsi utamanya, iaitu mengekalkan kedudukan objek.

Gasing ialah sejenis permainan yang terkenal dalam masyarakat Melayu dan telah sebahagian dari budayanya.

Sebelum gasing dimanfaatkan di dalam gegasing, masyarakat Melayu telah menyedari bahawa gasing yang berputar ligat akan berdiri tegak dan kekal pada kedudukan tersebut selagimana ia berada pada kelajuan putaran tertentu, dan jatuh ketika ia berhenti berputar.

Sumber: https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgUUssYyBOaPh2olGgdsYc4ypGGOM5W-GwEeoe3A6I3Y6n_KKydjWpylvkBG_wxKujHcG1UDqejVa96qBUIBELOy5JuJAbus-WiCQmXLIt56GrdY08lZOyp95EzDg59FZPx9QVlUgey9gg/s320/gasing20080428wk4.jpg

Sumber:

http://farm4.static.flickr.com/3580/3656148480_4310192a6a.jpg

Gasing yang berputar ligat akan berdiri tegak.

Fenomena gasing yang tegak apabila berputar ini menjadi perkara biasa, bahkan ia menjadi unsur dalam budaya Melayu kerana sudah lama diketahui.

Namun begitu, meskipun ia nampak terlalu biasa dan normal dan tidak perlu diperbincangkan secara terperinci , sebenarnya tidak ramai yang tahu mengapa dan bagaimana ia berlaku. Sedangkan di sebalik fenomena yang mudah dan dianggap remeh inilah tersirat salah satu dari pelbagai prinsip-prinsip asas fizik yang menarik, yang pada masa kini digunakan bagi membantu menstabilkan kedudukan satelit dan kapal terbang ketika menerawang ruang angkasaraya, dan membolehkan layar telefon pintar anda diperbetulkan meskipun anda memutarkannya pada mana-mana arah.

Justeru untuk rencana pada kali ini, penulis akan menerangkan mengenai gegasing atau giroskop dan bagaimana ia berfungsi serta manfaatnya dalam kehidupan seharian.

Bagaimana gasing yang berputar boleh berdiri tegak?

Jika gasing diputarkan dengan perlahan, kita boleh menumbangkannya dari kedudukan tegak dengan mengenakan hanya sedikit daya.

Namun jika ia berputar dengan lebih laju, maka semakin besar daya yang perlu dikenakan ke atas gasing untuk menumbangkannya dari kedudukan tegak.

Ini kerana semakin laju putaran gasing, semakin kukuh kedudukannya semasa ia berdiri dan semakin sukar untuk ia ditumbangkan.

Keupayaan yang membolehkan gasing berdiri tegak ketika ia berputar ialah sejenis momentum yang dinamakan momentum putar (English-angular momentum).

Momentum putar wujud pada semua jasad yang berputar pada satu-satu paksi. Matahari, bulan dan bumi juga memiliki momentum putar masing-masing disebabkan putaran mereka pada paksi masing-masing.

Momentum putar memiliki tiga komponen utama; iaitu jisim, jejari dari pusat putaran dan laju putaran. Momentum putar ialah hasil darab vektor ketiga-tiga komponen ini.

di mana L=momentum putar, m=jisim gasing, r=jejari gasing, v=halaju putaran

Jika gasing diperbuat daripada bahan yang berat, maka ia akan memiliki momentum putar yang tinggi pada laju putaran yang rendah. Maka ia mudah ditegakkan meskipun dengan hanya dikenakan daya yang kecil.

Gasing piring memiliki berat yang lebih besar berbanding gasing bujur. Selain itu, gasing piring juga memiliki jejari yang lebih besar. Maka ia memiliki momentum putar yang tinggi pada laju putaran yang rendah dan lebih mudah ditegakkan di atas tanah.

Sumber: http://gasingindonesia.files.wordpress.com/2009/03/7.jpg?w=300&h=219

Sumber : https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhTpOBO-MB3F4scNEI1w_-C5yu5waWHrZwa9fiJ-sCGYeJlYS8S_eBqL48QPNaX2NF3oLW_AS2tZ1T177rmhKcopv2js-ziaCf4Vi78gnD14HcUwIwAmrA6HB-MfaORHS7GBVgDYv8M3iE/s1600/Gasing+jantung.jpg

Gasing piring (atas) memiliki jejari yang lebih besar berbanding gasing jantung.

Bingkai putar (English-gimbal)

Kebolehan gasing mengekalkan kedudukan tegaknya dalam ruang semasa ia berputar ligat, membolehkan ia digunakan sebagai penetap kedudukan suatu objek dalam ruang.

Untuk tujuan tersebut, satu kaedah diperlukan bagi melekapkan gasing pada satu objek (objek yang ingin dikekalkan kedudukannya dalam ruang) namun membiarkan ia berputar bebas tanpa objek tersebut mengganggu putaran gasing. Maka di sini bingkai putar diperlukan.

Bingkai putar (English-gimbal) dibina daripada tiga gelang, masing-masing dibenarkan berputar pada tiga paksi utama putaran dalam ruang tiga matra (English-three dimensional space), di mana paksi-paksi ini biasanya dinamakan paksi x, y dan paksi z dan berserenjang antara satu sama lain. Gasing akan dilekapkan pada gelang yang paling dalam pada bingkai putar.

Sumber: http://around-the-corner.typepad.com/.a/6a0163057a21c8970d017743e0b713970d-800wi

Rajah menunjukkan bingkai putar tanpa gasing di dalamnya. Jika paksi anggul (English-pitch axis) ialah paksi X, maka paksi guling (English-roll axis) ialah paksi Y, dan paksi rewang (English-yaw axis) ialah paksi Z (mengikut urutan jam). Untuk menghasilkan sebuah gegasing, gelang paling dalam (gelang biru) digantingkan dengan sebuah gasing seperti rajah di bawah:

Sumber: http://images.yourdictionary.com/images/main/A4gimbal.jpg

Apabila gasing dibiarkan berputar di dalam sebuah bingkai putar, bingkai putar tersebut boleh digerakkan ke mana-mana arah tanpa mengubah kedudukan gasing yang sedang berputar dan gelang yang memegangnya. Ini kerana gasing yang berputar akan mengekalkan kedudukannya dalam ruang akibat dari tindakan momentum putar.

sumber: http://www.youtube.com/watch?v=-9WDg7Rwy0o]

Dalam video di atas, kelihatan gasing turut sama berpusing. Jika kita menetapkan gasing tersebut pada satu kedudukan, sebenarnya hanya gelang-gelang tersebut yang berpusing sedangkan gasing tetap berada pada kedudukan yang sama.

Gabungan gasing dan bingkai putar sebagai satu set perkakas ini dinamakan gegasing (English-gyroscope).

Sebarang objek yang ingin dikekalkan kedudukannya dalam ruang akan dilekapkan pada luar bingkai putar dan gasing akan dibiarkan berputar pada bahagian teras bingkai putar (dan dipegang oleh bingkai putar yang paling dalam) menggunakan tenaga elektrik atau medan magnet.

Gasing akan mengekalkan gelang yang memegangnya pada satu-satu kedudukan dalam ruang akibat dari momentum putar, sementara dua lagi gelang boleh diputarkan ke mana-mana arah tanpa mengganggu kedudukan asal gasing di terasnya, dan dilekapkan pada objek yang ingin dikekalkan kedudukannya seperti helikopter dan kapal terbang.

Katakan kita ingin mengekalkan helikopter pada satu-satu kedudukan ketika ia terbang di udara. maka kita melekapkan helikopter ini pada gelang luar dalam bingkai putar sebuah gegasing. Katakan, dalam sebuah penerbangan, helikopter terbang sedikit condong akibat perlanggaran dengan molekul udara yang tebal.

Gelang luar pada gegasing akan ikut sama mencondong, sementara gelang paling dalam akan kekal pada kedudukan asal akibat dari momentum putar gasing yang dipegangnya yang sedang berputar ligat.

Dari itu, belokan helikopter menyebabkan berlaku sedikit sisihan antara gelang luar dan gelang dalam pada bingkai putar gegasing. Sisihan ini diukur menggunakan sejenis pengesan elektronik, menggunakan kaedah pengukuran kemuatan (English-capacitance) atau kearuhan (English-inductance), kemudian menghasilkan isyarat elektrik untuk dihantar ke kipas belakang helikopter.

Kipas belakang helikopter akan berputar bagi membetulkan kembali kedudukan helikopter yang tercondong, ke kedudukan asal. Arah pembetulan ialah berdasarkan isyarat elektrik yang diterima, yang bergantung kepada keadaan sisihan di dalam gegasing.

Prinsip yang sama digunakan pada pesawat penumpang (English-passenger jet), di mana isyarat dari gegasing akan dihantar ke pengawal sayap pesawat atau enjin jetnya bagi membetulkan kedudukan pesawat yang mungkin tercondong akibat dari udara yang tebal dan sebagainya.

Contoh aplikasi gegasing

Gegasing pada zaman moden wujud dalam pelbagai bentuk namun masih memiliki persamaan fungsi dan cara kerja. Gegasing yang wujud dalam Iphone dan kebanyakan telefon pintar digunakan bagi menyelaras kedudukan layar ketika badan telefon pintar ini diputarkan. Gegasing ini amat kecil dan prinsip kerjanya adalah sedikit berbeza berbanding gegasing yang dibincangkan di atas.

Gegasing dalam telefon pintar ialah sejenis gegasing yang dinamakan gegasing getaran jasad (English-vibrating structure gyroscope) di mana ia menggunakan objek yang digantungkan menggunakan spring di dalam sebuah ruang pengesan (English-sensor). Ini bermakna dalam gegasing jenis ini, gasing atau teras berputar digantikan dengan teras yang bergetar.

sumber: http://www.analog.com/library/analogDialogue/archives/37-03/Gyro-04.gif

Rajah di atas menunjukkan teras yang bergetar dalam gegasing getaran jasad. Dalam rajah tersebut, jisim berayun (English-resonating mass) akan sentiasa bergetar ke atas dan ke bawah di antara dua spring yang memegangnya, di dalam sebuah bingkai dalam (English-inner frame). Apabila telefon pintar diputarkan, berbanding bingkai dalaman turut sama berputar mengikut telefon, ia tidak berputar, sebaliknya hanya bergerak lurus ke kiri atau ke kanan. Lihat rajah di bawah:

(Kosa kata tambahan untuk rajah di atas:

Coriolis sense finger (Bahasa Melayu-jejari pengesan daya Coriolis)- jejari ini ialah pengesan pergerakan bingkai dalaman ke kiri atau ke kanan.

Mass drive direction (Bahasa Melayu-arah pergerakan jisim)- arah pergerakan jisim yang bergetar di dalam bingkai dalaman)

sumber: http://www.analog.com/library/analogDialogue/archives/37-03/Gyro-05.gif

Dalam rajah ini, telefon pintar digambarkan seperti sebuah roda yang mempunyai gegasing seperti dalam rajah yang mendahului rajah ini. Jika telefon pintar diputarkan, sejenis daya yang digelar ‘daya Coriolis’ (English-coriolis force) akan menggerakkan bingkai dalaman gegasing tersebut ke kiri dan ke kanan. Sepatutnya, bingkai ini bergerak dalam gerakan berbentuk bulatan, akan tetapi disebabkan jisim di dalamnya bergetar, maka hanya gerakan lurus yang boleh diterjemahkan dari tindakan daya Coriolis. Gerakan ini akan memberikan isyarat elektrik melalui jejari pengesan daya Coriolis di sepanjang bahagian luar bingkai dalaman, dan diproses oleh telefon pintar untuk sebagai contoh, membetulkan paparan pada layarnya.

Sepertimana gasing yang berputar tetap pada paksinya di dalam gegasing, teras yang bergetar juga bergetar tetap pada satah getarannya. Getaran memiliki momentum putar yang tersendiri sebagaimana gasing, di mana momentum putar inilah yang menyebabkan teras yang bergetar berada tetap pada satah getarannya (sebagaimana momentum putar mengekalkan gasing pada paksi putarannya) dan menyebabkan daya Coriolis yang sepatutnya menyebabkan gerakan bengkok bingkai dalaman, diterjemahkan sebaliknya ke dalam gerakan lurus ke kiri dan ke kanan.

Apakah persamaan antara gegasing dengan teras gasing dengan gegasing getaran jasad? Jika gasing dalam gegasing teras gasing disokong dalam bingkai putar, teras yang bergetar dalam gegasing getaran jasad disokong oleh spring. Gegasing getaran jasad secara realitinya dibina daripada cip silikon dan dipaterikan bersama-sama papan litar elektronik. Saiznya amat kecil dan hanya boleh diperhatikan di bawah mikroskop dan biasanya dapat dikenalpasti sebagai komponen elektronik dalam bekas aluminium berbentuk petak yang bersaiz dalam julat sentimeter.

sumber: http://www.altheris.com/graphics/main-photos/gyroscope-example2.jpg

Sebuah gegasing getaran jasad

sumber: http://www.tablix.org/~avian/blog/images2/2011/01/gyroscope_element_inside_micro_rc_helicopter.jpg

Satu lagi gegasing getaran jasad, pada papan litar

Selain telefon pintar, gegasing getaran jasad turut digunakan dalam alat permainan kawalan jauh seperti helikopter kawalan jauh bagi membantu menyeimbangkan kedudukannya di udara ketika terbang dan seterusnya memudahkan kawalan oleh pemain.

Sumber: http://www.beginnerrcairplanes.com/photo/pl305973-easy_sky_3ch_remote_rc_radio_control_helicopter_with_gyroscope_es_qs8003.jpg

Salah satu helikopter kawalan jauh.

Gegasing juga digunakan dalam kapal terbang. Sebagaimana helikopter kawalan jauh, gegasing dalam kapal terbang digunakan bagi mengekalkan kedudukan kapal terbang supaya ia sentiasa berada pada kedudukan yang betul dari aras bumi (tidak terbalik dan sebagainya). Gegasing dalam kapal terbang ialah seperti gasing sebenar (seperti yang dibincangkan pada awal artkel), namun saiz gasingnya lebih besar dan ia dinamakan roda tenaga (English-flywheel).

‘Powerball’

Gegasing juga digunakan sebagai alat senaman tangan yang digelar ‘Powerball’ atau kadangkala digelar ‘gegasing’ secara formalnya. Pengguna akan memutarkan roda di dalam alat senaman ini sehingga ia berputar agak laju.

sumber: http://www.powerballs.com/images/powerball_thumbs/powerball_green_up_web.jpg

Powerball

Powerball sebenarnya ialah sejenis gegasing dengan teras gasing, dan direkabentuk bagi tujuan senaman tangan berbanding digunakan untuk mengekalkan kedudukan jentera dalam ruang.

Powerball berfungsi sebagaimana gegasing dengan teras gasing biasa, cuma ia hanya memiliki dua paksi putaran; satu paksi untuk gasingnya berputar dan satu paksi lagi untuk paksi gasing tersebut berputar. Kedua-dua paksi adalah berserenjang antara satu sama lain.

Dari itu, gasing dalam Powerball boleh melakukan dua jenis putaran; satu putaran ialah putaran gasing tersebut pada paksinya (paksi gasing), dan satu lagi putaran ialah putaran paksi gasing tersebut pada paksi kedua yang selari dengan satah putaran gasing (atau berserenjang dengan paksi gasing).

Sumber: http://www.powerballs.ca/media/bluescale/faq/rotor1.png

Rajah di atas menunjukkan Powerball yang dibuka. Rotor berwarna kuning ialah gasing. Paksi gasing ini boleh bergerak bebas di dalam lurah pada bahagian dalam gelang yang berwarna putih. Perhatikan bahawa paksi pusingan gasing ialah berserenjang dengan paksi pusingan untuk paksi gasing melalui lurah pada gelang putih. Gelang putih ini dilekapkan pada bahagian dalam bekas hemisfera yang berwarna biru.

Dengan putaran gasing yang laju pada paksinya, momentum putar yang terhasil akan cuba mengekalkan paksi putaran gasing pada satu kedudukan tertentu (sebagaimana putaran gasing mengekalkan gasing kepada kedudukan tegak).

Seperti yang dijelaskan, dalam Powerball, gasing juga dibenarkan memutarkan paksinya di sekitar paksi kedua.

Aktiviti senaman tangan dilakukan oleh pengguna dengan mengenakan daya yang melawan daya yang menetapkan paksi putaran gasing tersebut (iaitu dari momentum putar gasing), dengan memusingkan paksi gasing dengan cara menggoncangkan Powerball itu dengan cara yang sesuai.

Semakin laju putaran gasing, maka semakin sukar untuk menukarkan kedudukan paksi putarannya pada paksi kedua, dan semakin besar daya yang perlu dikenakan oleh tangan pengguna. Ini dikatakan akan menguatkan sendi tangan dan daya cengkaman tangan.

sumber: http://www.youtube.com/watch?v=3Zoztg2qz_o&feature=related

Video di atas menunjukkan cara-cara memutarkan Powerball. Tali merah dililit pada gasing kuning dan kemudian ditarik untuk memutarkannya. Kemudian, Powerball digoncang agar gasing kuning turut membuatkan paksinya berputar di dalam gelang di dalam Powerball. Semakin laju gasing kuning berpusing, semakin berat Powerball dan semakin kuat daya yang diperlukan untuk menggoncangkannya.

Aplikasi-aplikasi lain

Dalam bidang telekomunikasi, gegasing juga digunakan dalam satelit buatan manusia bagi melaras kedudukannya relatif kepada permukaan bumi, dan memudahkan kawalan pemantul, panel solar serta penentuan kedudukannya di angkasaraya.

Secara umumnya, gegasing wujud dalam pelbagai teknologi yang ingin mengekalkan kedudukannya dalam ruang tiga matra. Contoh lain penggunaan gegasing ialah dalam teknologi Rolly oleh SONY.

Rolly ialah sejenis robot bebola yang boleh berputar ke mana-mana arah dan ia mampu kembali semula ke kedudukan asalnya meskipun ia sudah melakukan pelbagai putaran dan gerakan-gerakan lain. Ini kerana litar elektronik di dalamnya mengandungi gegasing magnetik kecil yang mampu mengingat dan mengembalikan semula ia ke kedudukan asalnya sama seperti gegasing di dalam kapal terbang.

Sumber: http://www.youtube.com/watch?v=HTxdKi77G20

Rolly

Segway ialah sejenis kenderaan ringkas yang memiliki dua roda kecil pada kedua-dua belah bahagian pemandunya. Imbangan badan pemandu dikawal oleh gegasing getaran jasad yang terletak pada papan litar elektroniknya. Jika pemandu memecut ke hadapan, badannya yang mencondong ke belakang akan dimbangkan ke hadapan dan begitu juga jika pemandu memecut ke belakang. Motosikal satu roda yang dinamakan Ryno juga menggunakan gegasing bagi menyeimbangkan tubuh penunggangnya.

sumber : http://prairiefire.areavoices.com/files/2010/09/6-8-07-segway-police.jpg

Dua orang polis sedang menunggang Segway

sumber: http://c276521.r21.cf1.rackcdn.com/wp-content/uploads/2011/01/RYNO.jpg

Menunggang Ryno.

Sejenis kereta mainan yang boleh bergerak di sepanjang birai baldi boleh dibina menggunakan gegasing dengan teras gasing. Kereta ini dinamakan ‘gyrocar’.

sumber: http://www.youtube.com/watch?v=itZhPQwpj0c

Sebuah gyrocar bergerak di atas sebuah birai tajam.

Kesimpulan

Secara umumnya terdapat dua jenis gegasing; satu yang menggunakan momentum putar iaitu gegasing yang menggunakan gasing yang dibiarkan berputar dalam bingkai putar; dan satu lagi gegasing yang menggunakan getaran jasad di terasnya.

Gegasing getaran jasad lebih mendapat sambutan pada masa kini terutama dalam bidang elektronik kerana harganya yang murah, saiznya yang kecil dan ringan dan tidak memerlukan tenaga yang banyak untuk berfungsi (gegasing yang menggunakan gasing di dalam bingkai putar memerlukan tenaga yang banyak untuk mengekalkan putaran gasing di teras bingkai putar).

Prinsip fizik utama yang diaplikasikan dalam semua jenis gegasing ialah Hukum Gerakan Newton Pertama yang menyatakan bahawa sebarang objek yang bergerak pada halaju seragam (putaran atau gerakan lurus) akan terus bergerak kecuali jika ditindakkan oleh sebarang daya luar.

Momentum putar ialah sebahagian daripada prinsip-prinsip fizik yang membenarkan Hukum Gerakan Newton Pertama. Hukum Gerakan Newton Pertama menyatakan bahawa sebarang gerakan jasad pada halaju tertentu akan kekal pada halaju tersebut selagimana tiada daya luar bertindak ke atasnya. Momentum putar hanyalah sebahagian dari manifestasi hukum tersebut dalam kes jasad berputar dan jasad bergetar.