우주선의 자세 제어 방법 ( 각운동량의 보존 )

소개

물리학 실험 우주선 자세 제어 방법에 대한 레포트이다. 좋은 결과를 받은 레포트였던 만큼 적절히 활용하면 좋은 점수기 기대될 것이다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 개요
3. 배경 이론
4. 실험 기구 및 장치
5. 실험 방법
6. 실험 결과
7. 결과 및 토의
8. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적
관성계 안에서 질점계의 어떤 고정점에 대한 각운동량의 시간적 변화율은 그 질점계에 작용하는 바깥힘에 의한 돌림힘과 같다. 고립된 계에서 바깥힘에 의한 돌림힘이 작용하지 않으면 토크가 0이 되어 각운동량의 값은 상수로 나오며 이는 계의 총 각운동량이 보존됨을 말해 준다. 지구의 자전과 공전, 달리는 자전거가 쓰러지지 않는것도 이러한 원리의 대표적인 예이다. 이 실험에서는 이를 적극적으로 이용하고 있는 한가지 예로 과거에 우주선의 자세제어에 쓰인 방법에 대해 살펴보기로 한다.
이 실험에서는 회전하는 물체의 각운동량을 측정하고, 각운동량의 보존법칙과 관련한 어려가지 현상들을 이해한다. 또한 회전각 검출기, 빛살문 검출기를 사용한 회전각 측정방법, 컴퓨터를 사용한 실험을 경험하고 돌기현상에 관여하는 쓸림힘에 대해서도 탐구한다.

2. 실험 개요
각운동량에 대해서 이해하고 각운동량의 측정법을 익힌다.
고립계에서 각운동량이 보존되는지 실험을 통해 살펴본다.
회전축의 마찰을 고려할 때 각운동량 보존을 살펴본다

7. 결과 및 토의
전체적인 실험 목적이었던 각운동량의 보존은 실험결과 약간의 오차를 가졌지만 오차가 그렇게 크지는 않고 완전한 실험이 아니었으므로 보존된다는 결론을 내렸다. 가장 중요한 실험은 운동량 보존의 법칙을 이용하여 회전체의 관성모멘트를 알 때 회전원판의 관성모멘트를 추측해 보고, 또 회전토크와 회전 각가속도를 이용해 직접 회전원판의 관성모멘트를 측정한 뒤 회전원판의 질량과 반지름으로 구한 이론 값과 비교해 보는 것이었다. 그러나 실험결과에서는 일정하지 않은 값이 나왔다, 따라서 실험에서 각운동량은 보존되지 않았음을 알 수 있다. 실제 회전원판의 질량과 반지름을 측정하여 회전원판의 관성모멘트의 이론값을 계산해 본 결과 0.00304 kg m²이 나왔으며 직접 회전원판의 각가속도를 이용해 구한 회전 관성은 0.0041 kg m²으로 그 값이 약간 크게 나왔다. 또한 3개의 회전체를 이용해 각운동량의 보존을 이용하여 구한 값은 평균적으로 0.009가 나와 직접 구한 값보다 그 오차가 더 심했다

참고자료

· http://physlab.snu.ac.kr
· 두산동아 하이탑 물리 Ⅱ
· 네이버 백과사전 : http://100.naver.com