자이로스코프

자이로스코프 실험 장치의 큰 디스크는 고정된 축을 중심으로 매우 작은 마찰을 받으며 회전한다. 균형 조정 추를 사용하여 무게중심을 맞춘다. 자이로스코프는 평형 상태에서 디스크가 회전할 때 각운동량(L)이 일정하다. 각운동량은 디스크의 관성모멘트(I)와 각속도(ω_R)로 정리할 수 있다.

또한, 디스크의 관성모멘트(I)는 다음과 같이 디스크의 질량(M)과 반지름(R)으로 정리한 식으로 주어진다.

질량이 m인 균형 조정 추를 사용하여 회전 축에 중량을 가하는 경우 추의 중량에 의해 토크(τ)가 발생하여 각운동량을 변화시킨다.

토크를 받은 회전 축은 각도(dφ)는 다음과 같이 변한다. 이로 인해 자이로스코프 실험장치는 세차운동을 하게 되며 세차운동의 각속도(ω_p)는 다음과 같이 정리할 수 있다. 

외부 토크가 추가되지 않은 상태에서 회전하도록 설정되고 회전 축이 한쪽으로 약간 꺾이면 자이로스코프가 장동 운동(끄덕임)을 나타내게 된다. 장동 운동의 각속도ω_N는 회전 각속도ω_R와 정비례한다.

자이로스코프(1000695)

①  디스크

②  자이로스코프 차축

③  보빈(Bobbin)

④ 자이로스코프 액세서리

⑤  삼발 스탠드

⑥ 스탠드 로드

⑦ 평형추[대형]

⑧ 평형추[소형]

⑨ 조정나사

⑩ 각도판

⑪ 기울기 중심

실험1. 디스크의 관성모멘트

실험2. 각운동량과 회전 모먼트

실험3. 세차운동

실험4. 장동