[연세대 A+] 공학물리학및실험(1) 6주차 - 자이로스코프 결과레포트

소개

만점받은 레포트 입니다.

목차

1. 실험결과 및 결과분석
1) 실험 1. 관성 바퀴의 관성 모멘트 측정
2) 실험 2. 자이로스코프의 운동 1
3) 실험 3. 자이로스코프의 운동 2
4) 실험 4. 세차운동 - 세차 각속도 측정
5) 실험 5. 장동운동

2. 토의 및 건의사항
1) 실험 2. 자이로스코프의 운동 1
2) 실험 3. 자이로스코프의 운동 2
3) 오차의 원인

본문내용

실험 2. 자이로스코프의 운동 1
ⓐ 관성 바퀴가 회전하지 않을 때 자이로스코프의 운동
회전하지 않는 관성 바퀴의 수평축 끝을 수평 방향으로 살짝 밀어준다.
<결과>
- 자이로스코프가 등속 원운동을 한다.
ⓑ 관성 바퀴가 회전하는 상태에서 자이로스코프의 운동
관성 바퀴를 회전시키고 수평축 끝을 수평 방향으로 살짝 밀어준다.
<결과>
- 자이로스코프의 수평축이 위아래로 운동을 하면서 자이로스코프가 원운동을 한다.

실험 3. 자이로스코프의 운동 2
관성 바퀴가 회전하는 상태에서 아래 방향으로 지속적인 힘을 가한다.
(관성 바퀴를 원의 바깥에서 중심 방향으로 바라보았을 때 반시계방향으로 회전시켰다.)
<결과>
- 아래쪽으로 힘을 주었으나, 자이로스코프는 아래 방향으로 운동하지 않았다.
- 아래로 당겼을 때: 수평축이 오른쪽으로 이동
- 위로 당겼을 때: 수평축이 왼쪽으로 이동

< 중 략 >

세차운동하는 관성 바퀴에 힘을 작용하면 토크가 발생하여 각운동량의 방향을 변화시켜 회전축의 운동에 변화를 준다.
세차운동의 반대 방향(왼쪽)에 힘을 작용하면 토크는 아래 방향으로 작용한다. 따라서 자이로스코프는 아래쪽으로 기울었다가 왕복운동을 한다. 이는 각운동량 변화가 역으로 작용한 것이므로 큰 진동을 하며 회전한다.
가만히 놓았을 때는 무게추에 의한 토크에 의해 세차운동이 발생한다. 수평축의 회전에 의한 각운동량이 위 방향으로 작용하므로 수평축이 위아래로 왕복운동을 하게 된다.
반면에 세차운동과 같은 방향(오른쪽)으로 힘을 작용하면 토크는 위 방향으로 작용한다. 따라서 자이로스코프는 회전축이 위쪽으로 더 꺾여 위아래로 왕복운동을 한다.

2. 토의 및 건의사항
실험 2. 자이로스코프의 운동 1
Q. 관성 바퀴의 회전 여부에 따른 자이로스코프 회전 중심축(수평축) 운동의 차이는 어떠한가? 이와 같은 현상이 발생하는 원인은 무엇인가?

참고자료

· Young Freedman, University Physics with Modern Physics, 14th edition.