(A+) 일반물리학실험1 자이로스코프 및 세차운동 레포트

소개글

일반물리학실험1,2 과목 모두 수강하였고, 두 과목 다 A+ 받았던 레포트입니다! 과제용 질문과 토의에 신경을 많이 썼기 때문에 도움 되실거라고 생각합니다!

목차

1. 자이로스코프 및 세차운동
2. 실험 목적
3. 방법
4. 결과
5. 분석 및 토의
6. 과제용 질문
7. 결론
8. 참고문헌
9. 그림출처

본문내용

* 실험목적 (Introduction)
실험을 통해 자이로스코프의 회전 관성을 측정한다. 측정된 자이로스코프의 회전관성과 토크를 이용해 세차운동의 각속도를 계산하고, 이를 측정값과 비교한다.

방법 (Method)
이론 및 원리
토크는 힘에 의해 회전축 주위로 물체를 돌아가게 만든다. 힘이 축에 대해 위치벡터만큼 떨어진 점에 작용한다면, 그때의 토크 크기는 다음과 같다. 회전 디스크에서이므로이다. 여기서 는 각 가속도이다. 이는과 같고, 토크는 회전 디스크에 감겨 있는 줄에 매달린 추에 의하여 유발된 토크이다. 이때 r은 감겨진 축의 반지름이고,는 줄의 장력이다. 여기서 매달린 추에 대해 뉴턴 제2 법칙을 적용하여 정리하면 다음과 같다.

분석 및 토의 (Discussion)
두 번째 실험이었던 세차 운동 실험에서 49.322%라는 비교적 큰 오차가 발생하였다. 우리는 이 오차의 원인을 세 가지로 나누어 생각하였다. 첫 번째 오차의 원인은 회전 디스크의 세차 운동이 완벽히 이루어지지 않았기 때문이라고 생각하였다. 추측컨대 마찰력의 부족으로 회전 디스크의 세차 운동 속도가 상당히 느렸고, 이 때문에 회전 디스크는 한 바퀴를 채 돌지 못하고 중간에 멈추었다. 실험 당시 회전디스크는 반 바퀴 정도 돌아간 후 스탠드 지지대에 부딪혀 운동을 멈췄다. 회전디스크가 멈추는 것을 방지하고자 추를 끝까지 감아 회전 횟수를 늘려보기도 하고, 균형을 다시 맞춘 후 추가 추를 추가하기도 하였는데 결과는 같았다. 결국 반 바퀴의 세차운동의 결과로 회전디스크의 최종 속도를 구하였다. 이 과정에서 오차가 커졌을 것이라고 추측하였다.두 번째 오차의 원인은 회전 디스크의 상태라고 추측하였다. 우리가 사용한 회전 디스크의 경우 표면이 고르지 못하고 흠집이 있거나, 이물질이 묻어있는 상태였는데 이 이상적이지 못한 실험 장치의 상태 역시 실험의 오차를 크게 만든 원인이라고 추측하였다.

참고 자료

한양대학교 물리교재위원회, “일반물리학실험”, 한양대학교 출판부(2020
년), 93p-100p
David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, “Principles of Physics, 11th edition”, (주)텍스트북스(2021)