[일반물리학실험]자이로스코프(Gyroscope)

소개

실험과정은 다음과 같다.
1. 관성모멘트 I 측정
2. 두 개의 판으로 이루어진 회전체
3. 세차운동속도
4. 장동운동과 세차운동 관찰

목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론 및 원리
1) 실험 배경
2) 자이로스코프
3) 자이로스코프의 용도
4) 드론에서 쓰이는 자이로스코프

3. 실험 방법
1) 관성모멘트 I 측정
2) 두 개의 판으로 이루어진 회전체
3) 세차운동속도
4) 장동운동과 세차운동 관찰

4. 실험 결과
1) 관성모멘트 I 측정
2) 두 개의 판으로 이루어진 회전체
3) 이론적 세차운동율 구하기
4) 실험적 세차운동율 구하기
5) 장동운동과 세차운동 관찰
6) 장동운동 결과예시

5. 토의 사항
1) 실험 고찰

6. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
가. 자이로스코프를 통해 강체의 회전운동을 이해하고, 회전하는 물체의 세차운동과 장동운동에 대해 이해한다.

2. 실험 이론 및 원리
가. 실험 배경
자이로스코프가 θ=90°의 상태로 균형을 이루고 있을 때 회전축에서 거리 d만큼 떨어진 곳에 질량 m인 물체를 놓게 되면 토크가 가해지게 된다. 토크는 힘의 모멘트(moment of force)라고도 하며 어떤 힘이 가해지는 물체를 회전시키는 정도이다. 어떠한 회전축에 대한 토크는 회전축에 수직인 면에 대한 힘의 성분과 축으로부터 이 힘의 성분방향에 이르는 가장 가까운 거리의 곱으로 나타낸다.

이 때 가해지는 토크의 크기는 다음과 같다.

<중 략>

마. 장동운동과 세차운동 관찰
아래의 세 운동들은 실험책에 있는 예시 운동 궤적을 보고 추측하여 실험한 결과이다. 첫 번째 실험은 제자리에서 세차운동 할 때의 운동이며 두 번째 실험은 운동 방향으로 좀 더 힘을 주었을 때의 세차운동이다. 마지막 실험은 운동 방향의 반대 방향으로 힘을 더 주었을 때의 세차운동이며 이와 같은 자이로스코프의 운동은 마지막 장에서 볼 수 있듯이 벡터의 곱을 구하는 오른손 법칙을 이용하여 설명할 수 있다.

참고자료

· University Physics 11th edition, Young&Freedman, Addison Wesley, 2007.