자이로스코프 , 일반 물리실험 레포트
자이로스코프 (Gyroscope)
1. 실험결과 및 분석, 토의
가. 두 개의 판으로 이루어진 회전체
(1) 두 개의 판을 서로 같은 방향으로 돌리게 한 후 축의 끝에 물체를 놓았을 때 세차운동을 하는지 관찰 ,
? Angular Position의 절대값이 점점 증가하는 것으로, 세차운동을 관찰할 수 있다. 이때, 판이 시계방향으로 돌면 Angular Position값이 (+)이고 , 반시계방향으로 돌면 Angular Position값이 (-)이다. 위의 경우는 반시계방향으로 세차운동을 한 경우이다.
? 회전판이 같은 방향으로 돌려진 경우에는, 두 회전판의 각운동량 방향이 갖기 때문에 서로 방해를 끼치지 않고 세차운동을 하게 된다.
? 돌려지는 회전판의 각속도는 일정하다면, 회전판 2개가 같은 방향으로 돌 때와 회전판 1개가 돌 때. 세차운동속도에 차이가 날 것이라고 생각한다. 이를 확인하기 위해선 각속도를 일정하게 하는 방법을 생각해내어, 판의 개수를 바꿔주면서 실험을 반복하면 될 것이다.
(2) 두 개의 판을 서로 다른 방향으로 돌리게 한 후 축의 끝에 물체를 놓았을 때 세차운동을 하는지 관찰 ,
? Angular Position의 값이 거의 변하지 않았고, 판을 놓자마자 약 2초 후 판이 땅에 떨어졌다. 이런 것으로 보아 세차운동을 거의 하지 않았음을 알 수 있다.
? 실험결과에 나타난 약간의 Angular Position의 변화는, 각각의 판에 전달된 힘의 미묘한 차이에서 생긴 것이라고 추측한다. 더 정확한 결과를 얻기 위해선 각각의 판에 연결된 실을 같이 잡아당겨서 (거의 똑같은 힘을 줄 수 있도록) 하는 실험을 여러 번 반복해야한다.
? 회전판이 다른 방향으로 돌려진 경우에는 이들 각각의 각운동량 방향이 반대이다. 따라서 각운동량은 0이 되므로, 두 회전판이 바로 떨어지게 되는 것이다.
나. 세차운동
(1) 각속도 측정하기
t (sec) , 회전판을 10바퀴 돌리는데 걸리는 시간
1
2
3
4
5
평균
표준오차
t (sec)
4.27
4.21
4.15
4.07
4.45
4.23
0.06419
, 〓 14.9 (rad/s)
(2) 세차운동율 구하기 (이론값)
회전축에서 추까지 떨어진 거리 d , 19.5 (cm)
추 질량 m , 153.66 (g)
낙하거리 h , 110.5 (cm) , 1.105 (m)
1
2
3
4
5
평균
표준오차
t (sec)
5.13
5.11
5.09
4.97
5.23
5.11
0.…(생략)
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