자이로스코프 레포트

소개글

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목차

1. 실험결과
➀ Experiment 1. 관성 바퀴의 관성 모멘트 측정
➁ Experiment 2 : 자이로스코프의 운동 1
➂ Experiment 3 : 자이로스코프의 운동 2
➃ Experiment 4. 세차운동 – 세차 각속도 측정
➄ Experiment 5 : 장동운동

2. Reference

본문내용

1. 실험결과

➀ Experiment 1. 관성 바퀴의 관성 모멘트 측정

우선, 실험결과에서 나오게 된 질량, 반지름, 가속력으로 의 식을 이용하여 의 값을 구하였다.

<중 략>

➁ Experiment 2 : 자이로스코프의 운동 1

첫 번째 관찰은 관성 바퀴의 회전 중심축(수평축) 끝을 수평 방향으로 살짝 밀어 준 후 (쿡 치듯이 짧은 수간에만 힘을 작용) 수평축의 운동을 관찰한다.

-결과 : 관성바퀴가 정지해 있을 때 수평 방향으로 밀게 되었을 경우 중력에 의해 아래로 내려간다.

두 번째 관찰은 관성 바퀴를 회전시킨 후, 위에 관찰과 마찬가지의 방법으로 축의 끝은 살짝 밀어주고 수평축의 운동을 관찰한다.
-결과 : A형 베이스에 있는 축은 움직이지 않고 관성 바퀴가 수평축을 기준으로 제자리에서 빙글빙글 원을 그리며 움직이며 위에서 보았을 때는 수평축이 밀어준 방향으로 회전하는 것을 관찰할 수 있다.

질문
관성 바퀴의 회전 여부에 따른 자이로스코프 회전 중심축(수평축) 운동의 차이는 어떠한가? 이와 같은 현상이 발생하는 원인은 무엇인가?
토의
회전운동을 하지 않으면 돌림힘(토크)이 존재하지 않기 때문에 운동을 하지 않는다. 하지만 관성 바퀴가 회전운동을 하면 돌림힘(토크)이 생겨 중심축은 그대로 있게 되는데, 회전축을 중심으로 오른쪽(반시계방향)으로 살짝 밀어주면 축에 대해서 관성바퀴 쪽으로 각운동량 L을 가지며 토크의 방향은 위쪽으로 바뀌게 되고, 중심축이 윗방향으로 이동하게 되고, 위 방향으로 힘을 받으면 운동량이 계속 오른쪽으로 변하게 되어서 축은 반시계 방향으로 회전운동 하게 된다. 관성 바퀴가 시계방향으로 회전하게 될 경우에는 토크의 방향이 왼쪽으로 바뀌게 되고, 중심축은 왼쪽으로 힘을 받게 된다. 그리고 왼쪽으로 힘을 받게 되면, 토크의 방향은 아래로 바뀌게 되어 중심축은 아래로 힘을 받게 된다. 이러한 운동이 계속적으로 일어나 제자리에서 빙글빙글 도는 운동을 하게 된다.

참고 자료

University Physics – Young Freedman
www.phylab.yonsei.ac.kr