L'accéléromètre, comme son nom l'indique, mesure une accélération, c'est à dire la variation d'une vitesse. La vitesse étant elle même définie par une distance parcourue sur une période donnée, l'accélération est la variation d'une vitesse. A l'aide de plusieurs accéléromètres linéaires distants, par incidence, il est possible de mesurer une accélération angulaire, c'est à dire la résultante de plusieurs axes selon lesquels l'accélération est mesurée. Cependant, il ne s'agit là que de mesures relatives les unes par rapport aux autres, et non par rapport à un repère fixe et absolu.
L'accéléromètre n'est capable que d'indiquer l'évolution de vitesse entre deux instants donnés, mais pas de donner une vitesse absolue à un instant T par rapport à un repère fixe, ce que le GPS peut faire en mesurant les différences de positionnement entre deux instants. De même, l'accéléromètre peut donner la variation de vitesse angulaire entre deux instants, mais pas un angle absolu (à noter toutefois que l'implémentation d'Apple est relative à la gravité). C'est la raison pour laquelle l'iPhone 3GS s'est vu adjoindre une boussole, qui elle permet de le faire par rapport aux pôles magnétiques de la Terre, mais uniquement suivant ceux-ci : elle ne mesure l'angle de l'iPhone que selon l'axe "centre de la Terre-iPhone".
L'iPhone 4 affine encore la mesure à l'aide d'un gyromètre. Car celui-ci, en revanche, est à même de donner une mesure angulaire précise grâce à l'effet gyroscopique, ou de conservation inertielle. L'inertie est la propriété physique qui fait que les objets, à moins d'être soumis à des forces contraires (gravité, frottements…), conservent une vitesse constante. Une roue qui tourne sur un axe met en évidence cette propriété, car elle nécessite une force externe pour changer l'orientation de son axe. Vous avez tous constaté cet effet qui maintient une toupie sur sa pointe sans tomber tant qu'elle conserve une rotation suffisante. C'est le même principe qui maintient un vélo en équilibre, ou un ballon de basket sur la pointe du doigt. On peut voir dans la vidéo ci-dessous une éloquente démonstration de l'effet gyroscopique :
Un rotor se maintient donc en position tant que rien ne vient le contrarier. En associant ce rotor avec un triple cadre mobile, il devient donc possible de mesurer non plus l'accélération, mais l'orientation sur 3 axes relativement à ce rotor, comme illustré ci-dessous. Le rotor devient un repère fixe qui permet de mesurer un angle absolu, contrairement à ce dont est capable un accéléromètre. Il faut également noter qu'il s'agit là d'un principe de gyromètre "analogique" permettant d'en expliquer simplement le fonctionnement, mais que les gyromètres électroniques peuvent utiliser d'autres principes. D'autre part, un gyromètre est plus gourmand en énergie qu'un accéléromètre, ce qui donne d'autant plus la mesure des améliorations de l'autonomie qu'Apple a apportées à l'iPhone 4.
Ainsi, en cumulant la boussole, qui mesure l'orientation de l'iPhone par rapport aux pôles magnétiques, l'accéléromètre, qui mesure ses variations de vitesse, et le gyromètre, qui donne la mesure de l'orientation sur 3 axes par rapport à son référentiel, l'iPhone 4 peut, plus finement que jamais, estimer sa situation dans l'espace. Il est également possible d'affiner encore ces mesures à l'aide des deux caméras embarquées (c'est notamment de cette façon que l'AR Drone de Parrot mesure sa vitesse par exemple, lire L'iPhone pour piloter un drone). Tous ces éléments permettront de rendre les interactions avec l'iPhone 4 plus précises que jamais.
Naturellement les jeux seront les premiers à en bénéficier. La fameuse Wiimote de Nintendo a reçu l'an dernier une extension permettant d'affiner la capture de mouvement en intégrant un gyromètre à deux axes, en plus de l'accéléromètre inclus dans la manette, le gyromètre de l'iPhone 4 sera donc encore plus précis puisque sur 3 axes. La réalité augmentée, qui s'appuyait jusqu'ici sur la boussole, le GPS et l'accéléromètre, permettra de faire coïncider les images incrustées plus fidèlement avec les images réelles en tirant parti du gyromètre.