자이로스코프 Gyroscope 레포트

◎ 실험목차
1) 두 개의 판으로 이루어진 회전체
2) 세차운동
3) 장동운동

◎ 실험목적
자이로스코프를 통해 강체의 회전운동을 이해하고, 회전하는 물체의 세차운동과 장동운동에 대해 이해한다

◎ 실험 원리
[그림1] 에서처럼 수평을 맞춘 자이로스코프의 중심에서 d 만큼 떨어진 곳에 질량 m인 물체를 매달면 만큼의 토크가 작용하게 된다. 이왿� 동시에, 판이 각속도 로 회전하고 각운동량이 이라면 물체의 중력에 의해 생기는 토크로, 각운동량 의 방향이 바뀌게 된다.
토크로 의해 변화된 각운동량은 각이 아주 작은 각도 만큼 변했을 때 가 된다.
위 내용을 정리하면 라는 식을 얻을 수 있다.
⇒ 세차운동 속도 로 치환하면 이 되어 이 된다.
이제 관성 질량 왿� 를 측정해서 위 식에 대입해 주면 세차 운동 속도를 구할 수 있
다. [그림2]왿� 같이 질량 m인 추를 달고, 높이 h에서 낙하시킨 후 낙하시간 t를 구한다.
그런 다음 여러 가지 물리 식을 이용해서 관성질량 를 구할 수 있고, 각속도 는 20번
회전한 시간을 측정해서 구할 수 있다.
[그림 1] 회전하는 판
물체의 병진운동, 진동운동과 더불어 운동의 기본형태 중 하나인 회전운동은, 회전하지 않고 물체의 위치변화만을 기술하는 병진운동과 달리 회전하는 물체의 움직임을 표현한다.

<회전운동계에서의 물리량>
θ : 각변위 (단위는 라디안[rad])
ω : 각속도 - 각변위의 시간당 변화율. 각속도는 dθ/dt로 정의되어진다. 각속도의 방향은 회전하는 방향으로 오른손의 네 손가락으로 회전축을 잡을 때 뻗어있는 엄지손가락의 방향이다. (단위는 rad/s)
α : 각가속도 - 각속도의 시간당 변화율. 각가속도는 dω/dt로 정의되어진다. 각가속도의 방향은 ω가 증가할 때 α왿� ω는 같은 방향으로 평행하고, ω가 감소할 때는 α왿� ω는 반대방향으로 평행해진다. (단위는 rad/s2)