자이로드롭의 원리 실험

놀이공원에 가면 자이로드롭이라는 놀이기구가 있다.

이 놀이기구는 처음에 중력가속도로 떨어져서 무중력 상태를 느끼게 해 주다가, 바닥에 거의 내려와서 서서히 정지한다.

자이로드롭이 정지하는데는 와전류제동 기법이 사용된다.

와전류 제동이란, 자기장 내에서 도체가 움직일 때 도체 내부에 자기장의 변화를 방해하는 방향의 자기장을 생성하는 전류(와전류)가 발생하는 원리를 이용한 제동 기법이다. 이는 마찰로 마모되는 부분이 없으므로 신뢰도가 높고, 유지보수비용이 적게 드는 장점이 있다.

와전류에 의해서 낙하물이 저항을 받는 것을 목격하기 위해서 알루미늄 파이프와 자석을 준비했다.

본래 구리파이프로 하는 것이 효과가 더 크지만, 알루미늄의 저항이 구리의 2배 정도 되므로 단면적을 2배로 하면 구리와 같은 효과를 가진다.

이제 이 알루미늄 파이프를 세워서 여러 가지 물체들을 떨어뜨려 본다.

http://youtu.be/RBN_cYEgeMA

동전, 플라스틱 통 등을 떨어뜨릴때는 그냥 떨어지다가 자석을 떨어뜨리면 알루미늄 파이프에 와전류가 발생해서 자석이 천천히 떨어지게 된다.

알루미늄 파이프에는 파이프를 돌면서 생기는 전류가 생길 것으로 예상되므로 전류가 발생하는 방향으로 미세한 전압을 측정할 수 있는 전압계를 대었더니 알루미늄 파이프에 자석이 떨어지는 순간 약한 전압이 생기는 것을 볼 수 있었다.

천천히 떨어지는 현상은 파이프의 전기저항이 낮을수록(두꺼울수록) 강하게 발생한다. 따라서 동일한 모양의 파이프라면 구리파이프에서 더 천천히 떨어지게 될 것으로 예상해 볼 수 있다.