[기초공학실험]자이로스코프 동특성 실험

소개

실험 방법은 다음과 같습니다.
1. Bifilar Pendulum을 이용한 극관성 모멘트 측정
2. Gyroscopic Moment의 측정

목차

1. 실험 이론 및 원리
1) 실험 개요
2) 운동방정식 유도
3) 고유진동수 (주기) 측정에 따른 극관성 모멘트
4) 오일러 각을 이용한 Gyroscope의 운동방정식
5) 자이로(Gyroscope)의 운동방정식 유도
6) 정상세차 운동일 때 자이로의 운동방정식
7) 실험 변수

2. 실험 방법
1) Bifilar Pendulum을 이용한 극관성 모멘트 측정
2) Gyroscopic Moment의 측정

3. 실험 결과
1) 극관성 모멘트
2) Gyroscopic Moment

1. 토의 사항
1) 실험 고찰
2) 오차의 원인
3) 결론
4) Gyroscope 이용 사례

본문내용

1. 실험 이론 및 원리
1.1. 실험 개요
비틀림 진자로 물체의 탄성에 의해 진동하는 진자이다. 단, 실의 맨 끝에 작은 추를 달아서 이에 수직한 면 안에서 진동하게 하는 것으로, 이론적으로 본다면 진자는 조금이라도 관성이 있으며, 또한 그 위치가 평형점으로부터 벗어나게 될 때는 그 평형으로 돌아가려는 성질이 있다. 이 경우, 진동주기는 보통 관성과의 관계에 의해 주어진다.

1.1.1. Bifilar Pendulum을 이용한 극관성 모멘트 측정
Bifilar Pendulum은 물체의 탄성을 이용하여 주기를 측정하는 기구이다. 진자가 단진동을 할 때..

<중 략>

1. 토의 사항
1.1. 실험 고찰
본 실험은 각운동량 보존을 만족하는 팽이의 형태인 Gyroscope의 동특성을 알아보는 실험으로 발생하는 Gyroscopic moment를 결정하는 주축각운동과 세차각운동 사이의 관계를 알 수 있었고, 임의의 재료와 형상에 가해지는 극관성 모멘트를 실험을 통하여 측정하는 것을 알 수 있었다. 또한, 직접 각속도들을 조절하여 moment들의 평형을 눈으로 확인하였고 새로운 이론을 통하여 계산식들을 유도하고 실험 data를 계산하여 오차를 분석하면서 Gyroscope의 동특성을 확인할 수 있었다.
Gyroscopic moment를 측정하는 실험장치의 극관성 모멘트는 기구의 형상이 연속적이지 않고 복합적인 재료가 사용되었기 때문에 계산을 통해 얻을 수 없었다. 그렇기 때문에 사용한 기구가 Bifilar Pendulum이었는데 이 진자가 왕복운동을 하는 시간(주기)을 통하여 주파수를 구하고 유도한 계산식에 각각의 값들을 대입하여 극관성 모멘트를 얻을 수 있었다. 유도한 식은 진자의 양쪽 줄에 가해지는 장력이 고정된 원판의 회전에 의해 발생하는 모멘트를 2계 재차 선형미분방정식으로 풀어냄으로서 구할 수 있었다.

참고자료

· 없음