[자연과학]기계공학실험 - 가속도 측정

실험 제목 : 가속도 측정 ━━━━━━━━━━━ 1. 목적 - 반도체 방식의 가속도 센서를 이용하여 가속도 측정 방법과 가속도를 구하는 방법을 이해하고 실험적으로 구해낼 수 있다. 2. 이론 - 가속도 센서 가속도, 진동, 충격 등의 동적 힘을 감지하는 가속도 센서는 물체의 운동상태를 순시적으로 감지할 수 있으므로 그 활용 분야는 대단히 넓다. 검출 방식으로 크게 분류하면, 관성식, 자이로식, 실리콘반도체식이 있다. 여기서는 각각의 방식이 대표적인 가속도 센서에 대하여 설명한다. 1. 관성식 정지계를 기준으로 한 이른바 관성가속도를 측정하는 형식이며, 이에는 질량에 작용하는 가속도에 의한 반력, 즉 관성력을 이용한다. a) 진자형 : 아래 그림과 같이 마찰이 적은 피벗 베어링으로 진자를 지지한다. 화살표 방향에 가속도 α 가 가해지면, 진자는 반대 방향으로 변위한다. 이 변위를 측정하여 가속도를 구한다. b) 진동형 : 그림과 같이 질량 m 을 양측에서 현으로 지지하고 현의 진동수 f1, f2 의 차를 검출한다. 가속도 α 가 한 방향으로 가해지면 현의 장력에 차가 생겨, 그 주파수 차이로 가속도를 구한다. 2. 자이로식 자이로란 관성계에 작용하는 각속도를 감지하는 것이다. 자이로를 구성하는 중요한 요소에 코리올리의 힘이 있다. 관계식은 다음과 같다. F〓mr(ω+Ω)²〓mrω²+2mrΩ+mγΩ² 여기서 v〓rω 이고, 평판을 기준으로 한 m 의 회전속도이다. 식의 제 1항은 평판을 기준으로 한 좌표에서 측정한 경우의 원심력이고, 제 2항은 m의 회전 w 와 평판의 회전 Ω의 벡터곱의 힘이며, 그것은 v 와 Ω 에 직각 방향의 힘이고 이것이 이른바 코리올리의 힘이다. 즉, 평판이 정지하고 있는 것을 기준으로 측…
여기서 v〓rω 이고, 평판을 기준으로 한 m 의 회전속도이다. 식의 제 1항은 평판을 기준으로 한 좌표에서 측정… 3. 실험장치 - 실험 준비물 - 진동측정 실험 장치