[공학실험]Gyroscope(자이로스코프)의 동특성 실험 예비, 결과 레포트

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목차

1. 실험목적

2. 실험장비
2-1. Bifilar Pendulum
2-2. Gyroscope
2-3. Tachometer

3. 실험
3-1. Bifilar Pendulum을 이용한 극관성 모멘트 측정
3-1-1. 실험이론 및 가정
3-1-2. 실험방법
3-1-3. 실험결과

3-2. Gyrosccope의 동특성 실험
3-2-1. 실험이론 및 가정
3-2-2. 실험방법
3-1-3. 실험결과

4. 결과토의

본문내용

평균값
I _{p}
T(s)
8.45
8.43
8.39
n(rev)
10
10
10
fn(Hz)
1.183
1.186
1.192
1.187
0.000566
f _{n} = {1} over {T/10} `,`````````````````I _{P} `=` {mgD ^{2}} over {16 pi ^{2} hf _{n.av} ^{2}} =0.000566kg.m ^{2}
3-2. Gyrosccope의 동특성 실험
3-2-1. 실험이론 및 가정
tau=T{d`theta}over{dt}
T=I _{p} omega
{d`theta}over{dt}=omega _{p}
tau=I _{p} `omega`omega _{p}
부가모멘트 :
M=m _{d} ·g·l
3-2-2. 실험방법
1) Gyroscope에 100g 을 부착한 후 주축을 일정한 각속도로 회전시킨다.
2) 세차운동 각속도를 조절해서 Gyroscope Couple상태로 만든다.
3) Gyroscopic Couple 상태에서의 주축 및 세차운동 각속도를 측정한다.
- 주축운동의 각속도는 Tachometer로 측정 가능하다
- 세차운동의 각속도는 육안으로 시계를 이용해 측정한다.
4) 부가무게를 150g, 200g 으로 바꿔가며 위의 단계를 반복한다.
5) 부가모멘트를 계산해서 이론상의 값으로 하고, 실험으로 구한 Gyroscopic Moment와 비교한다.
3-1-3. 실험결과
1) 계산결과
m _{d}
(Kg)
M
(Nm)
주축 각속도
(omega)
세차운동 각속도
(omega _{p} )
Gyroscopic Moment
(tau)
(Nm)
오차
(epsilon )
(%)
RPM
Rad/sec
RPM
Rad/sec
0.1
0.1305
1500
157.0795
11.35
1.1072
0.10526424
23.9481
2200
230.3833
16.16
0.7776
0.10843433
20.3244
0.15
0.1597
1500
157.0795
7.52
1.6711
0.15887621
23.1836
2200
230.3833
10.75
1.1690
0.16300453
20.0638
0.2
0.2609
1500
157.0795
5.60
2.2440
0.21334806
22.3100
2120
222.0057
7.69
1.6341
0.21958111
18.8381
2) 그래프
4. 결과토의
4-1. Bifilar Pendulum을 이용한 극관성 모멘트 측정
실험을 통하여 극관성 모멘트를 측정해 보았다. 하지만 실제의 값과는 오차를 가진 값이 측정되었을 것으로 여겨진다. Bifilar Pendulum을 매달아 놓은 줄의 길이가 정확하게 똑같지 않았을 것이며, 초기에 진동시키는 각이 일정하지 못한 것은 명백한 사실이다. 또한 주기를 측정함에 있어서 초시계와 육안을 통한 측정이 이루어져 확실한 값을 얻지 못한 가장 큰 원인이 되었을 것으로 생각된다. 극관성 모멘트가 주기의 제곱에 비례하므로, 주기의 측정에서 발생한 오차는 실험결과의 가장 큰 오차 원인으로 생각된다.
4-2. Gyroscope 의 동특성 실험
Gyroscope를 이용하여 부가질량을 변화해가며 실험을 수행했다. 이 실험에서 이론값과 측정값 사이의 오차가 상당히 크게 나타났음을 위의 결과를 통해 알 수 있다. 이 실험 역시 세차운동의 각속도를 육안과 초시계에 의존하여 측정함으로써 발생한 오차가 상당히 큰 영향을 미친 것으로 생각된다.
이 실험에서는 전원공급기의 용량 한계로, 원하는 주축운동 속도에서 Couple 상태를 유지하기가 상당히 어려웠다. 이러한 이유로 마지막 실험에서는 최대 RPM이 2120까지밖에 나오지 않아 이 상태로 실험을 진행하였다.

키워드

Gyroscope,   동특성,   Bifilar Pendulum,   Tachometer,   극관성 모멘트,   각속도,   적산회전계,   세차운동