자이로스코프(서울대학교 물리학 실험 1) 1등 보고서

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목차

1. 서론
1.1 실험 목적
1.2 이론적 배경

2. 본론
2.1 실험 방법
2.2 데이터 및 결과
2.3 오차분석

3. 실험 결론 및 토론

본문내용

1. 서론
1.1 실험 목적
본 연구는 자이로스코프를 회전시키고, 프로그램 SensorLAB을 활용하여 세차운동과 관성 바퀴의 각속도 간의 관계를 파악하였다. 그리고 세차운동의 각속도를 구하는 이론식에 대입하여 실험값과 비교하였다. 이후 자이로스코프의 장동운동을 관찰하였다.
1.2 이론적 배경
1.2.1 토크와 각운동량[1]
토크(Torque)란 물체를 회전시키는 능력을 나타내는 물리량이다. 토크의 정량적 정의는 다음과 같다.

<중 략>

2. 본론
2.1 실험 방법
준비물: 자이로스코프, 서로 다른 두 질량의 무게추, 균형추, 버니어 캘리퍼스, 전자 저울, 자, SensorLAB 프로그램, 컴퓨터, USB 케이블
무게추는 달지 않고, 자이로스코프가 토크 평형을 이루도록 균형추의 위치를 조절한다.
2.1.1 무게추와 자이로스코프의 물리량 측정
전자 저울을 균형추와 서로 다른 두 무게추의 질량을 측정한다. 그리고 버니어 캘리퍼스를 활용하여 관성 바퀴의 반지름을 측정하고, 자를 활용해 회전축으로부터 각각 균형추와 관성 바퀴가 떨어진 길이를 측정하여 관성 바퀴의 질량을 추산한다.
2.1.2 자이로스코프 세차운동의 이론식 검증
조작 변인: 무게추 질량
통제 변인: 무게추의 위치(관성 바퀴로부터 가장 가까운 홈), 균형추 위치
먼거 가벼운 무게추를 관성 바퀴로부터 가장 가까운 홈에 끼운 뒤, 관성 바퀴를 회전시킨다. 그다음 자이로스코프 축을 회전시켜 세차운동만 발생하도록 조절한다. 그리고 SensorLAB 프로그램을 활용하여 시간에 따른 회전각을 받는다. 이후 같은 실험을 두 번 반복한다. 그리고 무거운 무게추로 교체한 뒤 지금까지의 과정을 반복한다. 이때 관성 원판을 회전시키는 각속도가 정해져 있지는 않다. 단지 매번 실험마다 다른 각속도로 원판을 회전시키면 된다.
2.1.3 장동운동 관찰
자이로스코프에 가벼운 무게추를 이전 실험과 동일한 위치에 놓는다. 그리고 관성 바퀴를 임의의 각속도로 회전시킨다.

참고 자료

Walker, Haliday and Resnick, Principles of Physics 10th ed, Wiley, New York(2014) 327p
Fowles, Cassiday, Analytical Mechanics, 7th ed, Cengage Learning, Massachusetts(2011) 194p