[학교 과제] 자이로스코프로 각속도, 각운동량, 관성텐서, 토크 관계 증명하기

고2때 물리학 실험시간에 발표했던 자료가 있어서 올린다.

 

내용은 아래와 같다.

1. 자이로스코프의 개념과 원리 간략 설명
2. 자이로 효과와 각운동량의 개념 설명
3. 토크 각운동량 등 개념끼리 상관관계 정립 및  증명
4. 배운 개념을 써먹어볼 수 있는 실험 소개

 

발표 대본이기 때문에 글이 대화체이다. 물론 본문에는 글보다 수식이 더 많다.

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[물리실험] 자이로스코프와 각운동량.hwpx

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실험 내용만 따로 쓴 보고서가 있길래 그냥 글을 복사해왔다.

실험이 좀 애들 장난같긴 해도 위 보고서를 욕 안먹고 발표하기 위한 빌드업이었다는 것을 알아주면 좋겠다.

쉽게 말하면, 저거 수식 쓰고 증명하고 싶어서 실험을 억지로 끼워넣었다.

 

1. 실험의 목적 자이로스코프를 이용한 여러 가지 실험을 통해 각운동량 보존법칙을 이해하고, 각운동량의 방향을 인위적으로 바꿨을 때 나타나는 회전력을 관찰한다.       2. 이론적 배경 → 이걸 읽을 바에는 한글파일로 된 보고서를 읽는게 낫다 각운동량 L은 회전하고 있는 물체의 운동을 정량적으로 기술하기 위한 양으로, 질량 m, 회전 반지름 r과 선속도 v의 곱으로 표시한다. L=mrv 각운동량 보존법칙은 계의 외부로부터 힘이 작용하지 않는다면 계 내부의 전체 각운동량이 항상 일정한 값으로 보존된다는 법칙이다. 예시로는 돌고 있는 팽이가 쓰러지지 않는 것을 들 수 있다. 원판을 회전시키면, 각운동량 보존법칙에 의해 회전방향의 수직 방향으로 각 운동량이 생성되는데, 각 운동량의 방향을 인위적으로 바꾸면 바꾼 방향으로 회전력이 생긴다.       3. 실험 방법 실험1. 1) 줄에 매달아 놓은 자전거 바퀴 자이로스코프를 수직 방향으로 놓은 상태로 회전시킨 후 관찰한다. 2) 자전거 바퀴 자이로스코프를 반대 방향으로 회전시킨 후 관찰한다.   실험2. 1) 회전시킨 자이로스코프 자전거 바퀴의 양 옆 손잡이를 잡고 회전할 수 있는 의자에 가만히 앉는다. 2) 바퀴를 여러 각도로 기울여가며 발생하는 결과를 관찰한다.   실험3. 1) 1번 CD에 나사처럼 돌리면서 모터를 끼우고 글루건으로 고정한다. 2) 건전지 홀더를 모터 아래 쪽에 균형을 고려하여 양면테이프로 붙인다. 3) 전선을 모터의 단자에 연결하고 절연테이프로 감는다. 4) 2번 CD의 구멍에 고무 마개를 나사 끼우듯이 반듯하게 끼워주고, 모터 축에 2번 CD를 꽂는다. 5) 마지막으로 회전판을 돌려 모터 스위치를 켠 후 흔들림 정도를 보고 고무마개를 잘 맞게 끼운다. 6) 해당 작품을 구동시킨 다음 일어나는 현상을 관찰한다. 견적은 대충 한 5만원이면 한다.