일반물리experiment(실험) - Gyroscope[자이로스코프]
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작성일 23-02-28 05:35
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자이로스코프를 통해 강체의 회전운동과 회전하는 물체의 세차운동, 장동운동에 대해 이해해본다.
자이로스코프란 그림과 같이 원판을 축에 고정시키고 자유롭게 움직일 수 있도록 만든 장치를 뜻한다. 이러한 자이로스코프의 운동을 통해 외부에서 토크가 작용 하지 않을 때 각 운동량이 보존됨을 알아 볼 수 있다. 자이로스코프의 축이 위로 들린 상태에서 놓아졌다고 가정하면 자이로스코프는 처음엔 아랫방향으로 회전한다. 이 회전운동에 뉴턴의 제2법칙을 적용할 수 있다. 이렇게, 자이로스코프가 떨어지는 과정은 지지대의 꼭대기에 대한 회전으로 볼 수 있다.
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다.
본 실험에서는 처음에 추를 이용하여 자이로스코프의 평형을 맞추기 때문에, 자이로스코프의 무게 중심에 작용하는 중력 는 무시되며, add-on mass에 의해 작용하는 중력에 의해서 토크가 발생된다. 이런 회전체의 회전축이 움직이지 않는 어떤 축의 둘레를 도는 운동을 세차운동이라고 한다. Introduction 자이로스코프를 다양한 초기 조건으로 운동시키면서 자이로스코프의 세차운동과 장동운동에 대해 알아본다. 그러나 자이로스코프가 자이로스코프 자체의 축에 대하여 자전하면서 지지대의 중점을 지나는 수직한 축에 대해 수평 방향로 회전한다.
설명
Gyroscope
Introduction
돌림 힘 는 자이로스코프의 질량중심에 작용하는 중력 (그림에서 )에 의하여 생긴다. 만일 지지대 위에 자전하지 않는 자이로스코프의 축의 한쪽 끝이 있다면, 자이로스코프를 놓게 되면, 지지대의 맨 꼭대기에 대해 자이로스코프는 아래로 회전하면서 떨어진다.
순서
일반물리experiment(실험) - Gyroscope[자이로스코프]
이므로 돌림 힘은 다음과 같은 식으로 표현 될 수 있다. 원판의 중심을 질량 중심이라고 생각하면, 중력에 대해 모멘트 팔은 이고, 와 사이의 각도가 90이다.
이 식으로부터 아랫방향으로의 회전을 일으키는 돌림 힘()에 의하여 자이로스코프의 각운동량이 변화하는 것을 알 수 있다.
위에서 언급한 것과 달리, 빠르게 자전하는 자이로스코프는 다음과 같이 운동한다.
자이로스코프와 자이로스코프의 운동
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Title
자이로스코프를 다양한 초기 조건으로 운동시키면서 자이로스코프의 세차운동과 장동운동에 대해 알아본다. 뉴턴의 제 2법칙은 아래의 식과 같다. 이러한 자이로스코프의 운동을 통해 외부에서 토크가 작용 하지 않을 때 각 운동량이 보존됨을 알아 볼 수 있다
Abstract
Title Gyroscope Abstract 자이로스코프를 통해 강체의 회전운동과 회전하는 물체의 세차운동, 장동운동에 대해 이해해본다.
