기초공학실험 | 자이로스코프 동특성 실험

 

 

 

비틀림 진자로 물체의 탄성에 의해 진동하는 진자이다. 단, 실의 맨 끝에 작은 추를 달아서 이에 수직한 면 안에서 진동하게 하는 것으로, 이론적으로 본다면 진자는 조금이라도 관성이 있으며, 또한 그 위치가 평형점으로부터 벗어나게 될 때는 그 평형으로 돌아가려는 성질이 있다. 이 경우, 진동주기는 보통 관성과의 관계에 의해 주어진다.

 

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실험 방법

1. Bifilar Pendulum을 이용한 극관성 모멘트 측정

1) 그림과 같이 Bifilar pendulum을 위치시키고 줄자를 이용하여 지지대로부터 추의 윗면까지의 실의 길이를 잰다. (여기서 사용된 추는 자이로스코프의 일부이다.)

 

2) 추의 질량을 측정하고 줄자를 이용해 나사에 연결된 실 사이의 거리를 잰다.(질량은 추의 윗면에 적혀 있는 값을 사용하였다.)

 

3) 추에 힘을 가하고 θ≪1가 될 때까지 기다린다.

 

4) θ≪1가 됐을 때, 진자의 10번의 왕복 운동을 지켜보고 이에 걸린 시간(주기)을 측정한다.

 

5) 주기를 통해 진동수를 구하고 이를 공식에 대입하여 극관성 모멘트(I_p)를 구한다.

 

2. Gyroscopic Moment의 측정

1) 실험에 사용할 추의 무게를 측정한다.

 

2) 자이로스코프에 추를 달고 안전을 위해 투명한 뚜껑으로 덮어준다.

 

3) 주축 각속도를 일정하게 만들고 세차운동의 각속도를 조절해 각이 0이 되는 평형상태에 가깝게 만들어준다. 이 때 세차축 각속도는 200, 주축 각속도는 700이 넘지 않도록 유의한다.

 

4) 평형상태가 되는 지점에서의 주축과 세차 각속도를 기록한다.

 

5) 천천히 자이로스코프를 멈춘다.

 

6) 1)～5)번까지를 2번 더 반복해 총 3번의 데이터를 얻는다.

 

7) 추의 무게를 바꾸어 1)～6)번을 반복한다.

 

 

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