자이로스코프

소개글

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`자이로스코프`는 실험 자체보다 이론이 어렵기 때문에, 이론적배경을 중점적으로 썼다.
(팽이의 회전원리에 관한 자세한 설명 포함) 이론적배경을 단순히 문헌을 인용한 것이 아니라, 나만의 방식대로 새로 정의하고 정리하여, 누구나 `자이로스코프`를 이해할 수 있도록 깔끔하게 정리하였다.

보고서 뿐만 아니라, `자이로스코프`의 기본 원리를 알기에도 적합한 보고서라고 생각된다.

목차

1. 실험목적
2. 이론적배경
3. 실험방법
4. 실험결과
5. 고찰
6. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적
자이로스코프의 운동 원리를 이해할 수 있다.

2. 이론적 배경
자이로스코프는 회전체의 역학적인 운동을 관찰하는 실험기구로, 축이 어느 방향으로든지 놓일 수 있는 회전하는 바퀴이다. 자이로스코프는 실제로 아주 중요한 일에 쓰이고 있는데, 예를 들면 배의 흔들림을 막는 안전장치, 배나 비행기의 방향과 기울기를 표시하는 방향컴퍼스와 인공수평의, 미사일이나 자동 비행장치의 관성항법 장치 등으로 사용된다. 또한 역학을 공부하는 사람에 있어서 자이로스코프는 아주 흥미로운 주제이다. 자이로스코프는 Precession(세차운동)과 Nutation(장동운동)을 설명할 때 사용하는데, 이를 정량적으로 이해하기 위해선 Euler 운동방정식과 같은 수학적 기교가 필요하다. 따라서 최소한의 수식만으로 최대한 정성적인 이론을 제시해 볼 것이다.

우선, 자이로스코프와 비슷한 것으로 팽이가 있다. 팽이의 회전 원리를 먼저 이해하고 나면 자이로스코프의 원리를 쉽게 이해할 수 있다.

1) 팽이
팽이의 운동을 크게 세 단계로 나눌 수 있다.

• 팽이의 축이 고정된 채로 회전하는 상태
• 팽이의 축이 흔들리면서 위태롭게 회전하는 상태
• 정지

처음에 팽이를 돌리면 ①의 상태를 유지하다가 어느 정도 시간이 지나면 공기 저항과 마찰 등의 요인에 의해 팽이의 축이 흔들리는 ②의 상태가 된다. 그리고 결국엔 ③ 즉, 정지한다.

참고 자료

1) Halliday, Resnick, Walker, 일반물리학 1권(개정 4판), 범한서적
2) Richard P. Feynman, Lectures On Physics Volume 1-1, 승산
3) KAIST General Physics Laboratory Ⅰ p.39~41
4) Richard Wolfson, Essential University Physics volume1, Pearson Addison Wesley