Kunci gimbal dapat terjadi di giroskop, teleskop, dan perangkat lain yang bergerak ke berbagai arah, dan disebabkan saat gimbal, atau dipasang, sejajar dengan cara yang mencegah perangkat bergerak ke arah yang diinginkan. Giroskop adalah roda pemintal yang ditopang di dalam serangkaian sangkar atau dudukan, dan digunakan di pesawat terbang dan kapal untuk membantu navigasi. Setiap sangkar menyediakan gerakan di salah satu dari tiga arah, memungkinkan giroskop dipasang di kapal atau pesawat yang bergerak sambil mempertahankan orientasi level.
Giroskop pertama kali dibahas dalam literatur pada abad ke-18, dan instrumen praktis untuk kapal yang dibangun pada abad ke-19. Elmer Sperry membangun giroskop pertama untuk kontrol autopilot pesawat pada awal abad ke-20. Manfaat menggunakan giroskop untuk navigasi adalah bahwa roda giroskop yang berputar mempertahankan orientasi tingkat terlepas dari pergerakan kapal atau pesawat. Menghubungkan giroskop ke instrumen dapat memberikan “cakrawala buatan”, atau tampilan instrumen tingkat bahkan selama badai di laut atau turbulensi pesawat.
Semua benda di luar angkasa dapat digambarkan dengan kombinasi tiga sudut yang didefinisikan oleh rumus matematika yang disebut sudut Euler. Ketiga sudut ini sering digambarkan dengan istilah sumbu x-, y-, dan z. Sebuah perangkat dikatakan memiliki tiga derajat kebebasan ketika dapat berputar ke atas atau ke bawah, ke kiri atau ke kanan, dan ke dalam atau ke luar. Giroskop yang dipasang di tiga sangkar, masing-masing berputar di salah satu dari tiga sudut, secara teori dapat berputar ke segala arah yang diperlukan untuk navigasi.
Efek kunci gimbal dapat dilihat pada giroskop, tetapi dapat terjadi pada perangkat yang tidak terlalu rumit. Sebagai contoh, pemirsa yang melacak satelit di atas kepala dengan teleskop akan mencapai titik di mana teleskop mengarah lurus ke atas. Pada titik ini, pemirsa memutar teleskop 180°, dan dapat terus melacak satelit saat bergerak menuju cakrawala dalam arah yang berlawanan.
Kunci gimbal terjadi jika objek yang dilacak, seperti pesawat terbang, bergerak di atas kepala dan kemudian berubah arah 90° dan menjauh. Pada saat itu, teleskop tidak dapat berbelok ke samping, karena tunggangan atau gimbal mencegah pergerakan ke arah itu. Instrumen harus diputar, atau dihidupkan pada dudukan dasarnya, untuk mengatasi masalah tersebut.
Manusia dapat beradaptasi dengan situasi ini, karena mereka mungkin menyadari bahwa teleskop tidak dapat terus melacak pesawat kecuali jika teleskop diputar 90°. Masalahnya, seringkali objek tracking tersebut hilang hingga pemirsa dapat menemukannya kembali di lensa okuler teleskop. Hal ini juga dapat terjadi dengan antena radar yang digunakan untuk melacak pesawat yang berbelok ketika berada di atas antena. Perangkat lunak komputer harus ditulis untuk mengkompensasi hilangnya pelacakan karena kunci gimbal.
Dalam giroskop, ada beberapa sudut di mana kunci gimbal dapat terjadi saat kandang berbaris, mencegah giroskop berputar. Seperti contoh teleskop, giroskop sekarang dicegah untuk bergerak bebas, dan dikatakan “gyro terkunci”. Pesawat yang melakukan aerobatik, atau berbelok dan berputar ke arah yang tidak biasa, dapat menyebabkan perilaku ini pada instrumen navigasinya. Pilot yang melakukan manuver ini akan sering mengunci instrumen gyro secara manual sebelum melakukan aerobatik untuk mencegah penguncian gimbal dan tekanan pada giroskop.
Navigasi pesawat ruang angkasa menggunakan giroskop untuk mempertahankan titik referensi yang diketahui. Tidak ada cakrawala di ruang angkasa, dan posisinya harus ditentukan oleh lokasinya relatif terhadap bintang tertentu, sebuah teknik yang disebut navigasi langit. Ketika pesawat ruang angkasa jatuh atau berubah arah, giroskop yang mempertahankan orientasi “level” dapat mengunci gimbal dan menyebabkan hilangnya referensi.
Astronot harus secara visual merujuk bintang navigasi dan mengatur ulang giroskop untuk mencegah kesalahan navigasi. Salah satu cara untuk memecahkan masalah adalah dengan menambahkan derajat kebebasan keempat, sangkar lain, yang dipasang dalam orientasi atau sudut yang berbeda dari sangkar lainnya. Ini memberikan gerakan bahkan jika dua kandang terkunci gimbal, sehingga memungkinkan instrumen untuk terus bernavigasi.