관성모멘트 측정 실험

소개글

관성모멘트 측정 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험의 개요와 목적
2. 이론
3. 실험순서
4. 실험 결과
5. 오차 분석
6. 오차의 해결책
7.고찰사항

본문내용

241566.4
336950.0
이론값
140.7
73.9
33.4
100.2
207.6
111.2
오차
0.999628
0.999824
0.99992
0.999557
0.999141
0.999614
② Rotating Platform위에 원반을 올려놓고 평행 축 정리 실험
1회
2회
3회
4회
5회
평균
추와추걸이의 질량m
A
105.3g
A+B
155.3g
A+B+C
175g
A+B+C+D
185g
A+B+D
165.3
회전축의 반지름r
16.35 mm
16.35mm
16.35mm
16.35mm
16.35mm
높이h
783mm
783mm
783mm
783mm
783mm
낙하시간t
28.56s
21.91s
22.32s
17.06s
18.13s
중심으로부터의 거리d
15.0mm
13.1mm
16.2mm
6.1mm
9.0mm
관성모멘트
1436579.0
1246756.0
1457998.0
900245.8
908504.6
1190016.7
1057877.7
826101.6
1037626
672891.3
666362.8
852171.7
이론값
377.7
474.1
693.2
316.1
354.8
443.2
오차
0.999643
0.999426
0.999332
0.99953
0.999468
0.99948
5. 오차 분석
1) 실험 과정에서 찾을 수 있는 오차의 원인은 실을 감는데와 도르레의 마찰에 있었다. 감겼던 실이 풀어지면서 마찰이 발생하여 에너지의 손실이 있었던 것이다. 마찬가지로 도르레에서도 마찰열이 발생하였다.
2) 결과를 구하는 과정에서 찾을 수 있는 오차의 원인은 이론치에서 찾을 수 있다. 우리가 한 실험은 질점에 대한 실험이 아니다. 그런데 이번 실험에서는 마치 질점에 대해 실험한 듯한 이론치로 실험 결과의 오차를 구하고 있다.
3) 영점 몇초의 작은 시간의 차이로도 결과가 크게 차이나는 데서 찾을 수 있다. 인간은 기계가 아니기 때문에 시간측정을 잘못할 수도 있다.
6. 오차의 해결책
1) 도르레에 윤활유를 바르거나 실을 감을때에 아주 정밀하게 감아서 마찰을 줄여야 한다.
2) 이번 실험에서 이론치를 질점에서의 이론치로 구한데는 이유가 있다고 생각한다. 우리의 능력이 아직 정밀한 이론치를 구하기에 부족하다. 그래서 편의상 회전축의 중심과 관성추의 중심사이의 거리를 이용해 관성모멘트의 이론치를 구했다. 그런데 보다 정밀한 실험을 위해서는 정밀한 이론치로 오차를 구해야 할 것이다.
3) 시간측정에 의한 오차는 반복실험이 그 오차를 구할 수 있는 최선의 방법이라고 생각한다.
7.고찰사항
(동영상 문제)
이 동영상은 관성 모멘트와 연관이 있다. 일단 관성모멘트에 대한 간단한 설명을 보자.
각 운동량은 어떤 특별한 축에 대한 회전을 나타내주는 양으로서 물체의 회전 관성과 회전 속도와의 곱을 나타낸다. 회전 반지름에 비해 작은 물체에 있어서 각 운동량은 질량, 속력 및 회전축까지의 거리의 곱이다. 회전 관성은 회전 상태의 변화에 저항하는 물질의 성질로서 물체가 정지해 있으면 계속 정지해 있으려고 한다. 물체가 회전하고 있으면 회전 상태로 남아 있으려고 하며 외부 토크가 작용하지 않는 한 계속해서 회전하려고 한다. 직선 운동과 달리 회전 관성은 회전축에 대한 질량 분포와 관계가 있다. 즉, 물체의 질량 분포와 회전축 사이의 거리가 멀 수록 회전관성은 커진다.
동영상에서 보면 여자가 팔을 벌렸다가 오므리면서 회전이 빨라지는 것을 확인할수 있다.
위에 설명과 대치시켜보았을때 여자가 팔을 벌렸다가 오므릴때, 즉 질량분포와 회전축사이의 거리가 가까워질때, 회전관성은 작아져서 회전속도가 빨라지는 것이다.
이의 쉬운 예는 피겨스케이팅에서 확인할수 있다.

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관성모멘트,   물리,   실험보고서