실험#1. Bifilar Pendulum을 이용한 극관성 모멘트 측정
1. 실험목적
실험은 각각의 다른 중량일 때로 나누어서 각각에 대하여 로터속도와 세차운동 속도를
측정함으로서 자이로 스코프운동에 대하여 이해하는데 있다.
- Bifilar Pendulum을 이용해서 실험적으로 극관성 모멘트(Ip)를 구한다.
2. 이론 전개
①. Bifilar Pendulum의 정의
Torsion Pendulum (비틀림 진자)로 물체의 탄성에 의해 진동하는 진자이다. 역학적으로 보아 진자는 조금이라도 관성이 있으며, 또한 그 위치가 평형점으로부터 벗어나게 될 때는 그 평형의 위치로 돌아가려는 작용을 하게 되므로, 이 경우의 진동주기는 일반적으로 관성과의 관계에 의하여 주어진다. 본 실험에서의 목적은, Bifilar Pendulum의 이러한 특성을 이용하여 진자의 진동주기(T)를 구하고 이를 토대로 극관성 모멘트를 실험적으로 구하게 된다.
②. 실험변수 및 상수
Gyroscopic Moment
ℓ
Rod 길이
T
주축의 Torque
md
부가질량
주축의 회전 각속도
S
Bifilar Pendulum의 장력
p
세차운동 각속도
h
Bifilar Pendulum의 길이
D
Bifilar Pendulum의 지름
Ip
주축의 극관성 모멘트
M
부가모멘트
fn
Bifilar Pendulum의 진동수
③. Bifilar Pendulum을 이용한 극관성 모멘트 측정
h
Ssin
Scos
S
D/2
가정: Small Oscillation ([[1), sin≒, S≒mg
Restoring Moment :
From Geometry, ,
=0
은 측정 가능한 것이므로
참고: 관성모멘트는 회전축으로부터 질량들의 분포에 의해서 회전운동에 영향을 미치는 정도이다. 차원은 질량과 거리 제곱의 곱이다.
3. 실험 방법
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2012.04.12
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