[대학물리학] 관성모멘트 측정(예비,결과포함)

소개글

[대학물리학] 관성모멘트 측정(예비,결과포함)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험의 목적및 개요

2. 실험의 이론적 배경

3. 실험장치및 실험절차

4. 실험결과

5. 오차해석

6. 토의 및 고찰

본문내용

나온다. 그런데 평행 축 정리의 이론값은 96092.78이므로 오차는 매우 크게 나온다. 이렇게 평행 축 정리 실험에서 오차가 생기는 이유는 앞의 오차해석에서 말한 것과 같이 실험을 할 때 시간이나 높이를 잴 때 생겼던 오차 때문이라고 생각한다. 또한 이론값에서는 무시했던 공기의 저항도 생각해 볼 수 있다. 추가 낙하할 때는 추와 회전하는 물체에 공기 저항력이 작용하기 때문이다. 또 Rotati
ng Platform을 회전축에 연결했을 때도 수준기를 통해서 수평을 제대로 잡지 못해서 오차가 생긴 것 같다. 어떤 부분에서는 수평이 되었었는데 한바퀴 돌리고 나니 수평이 아니었고 그렇게 해서 계속 수평을 맞춰주다 드디어 수평이 맞았다고 생각했을 때 수준기의 방향을 바꿔주었더니 또다시 수평이 맞지 않았다. 그래서 결국은 그냥 대충 수평을 맞춰 실험을 하고 말았다. 또 수평을 맞출 때 바닥의 높이를 조금 높여주기 위해서 A-base 아래에 종이를 두어 높이를 맞춰주고 실험을 하였는데, 그 종이가 레포트여서 실험을 하던 도중 레포트를 제출하느라고 종이를 뺀 후 다시 수평을 맞추지 않고 그냥 실험을 했었기 때문에 더 큰 오차가 발생했다고 생각한다.
* 동영상을 본 후 물음에 답하여라.
이 여자가 팔을 벌리고 오므림에 따라 회전하는 속도가 달라지는 원인은 무엇인가?
이 동영상에서 회전하는 속도가 달라지는 이유는 회전운동에너지와 관성모멘트사이의 관계에서 알아볼 수 있다. 영상에서는 여자가 아령을 들고 자신의 몸을 축으로 해서 회전하고 있는데 여기서 아령의 운동에너지는 회전운동에너지가 된다. 공식에서 회전운동에너지는
으로 나타내는 데 여기서 I는 으로 나타낼 수 있다. 즉, 강체의 질량이 회전축으로부터 떨어져서 분포하고 있을수록 관성 모멘트는 큰데 이를 다시 말하면 회전축으로부터 떨어진 곳이 무거울수록 관성모멘트가 크다고 할 수 있다. 따라서 여자가 팔을 벌리면 질량이 회전축 중심에서 멀어지므로 r이 커지고 이에 따라 관성모멘트 I값도 커지고 회전속력은 작아진다. 반대로 여자가 팔을 오므리면 질량이 회전축에 모이므로 r이 작아져 관성모멘트는 작아지고 회전속력이 커진다.
이 현상과 오늘 실험과 어떤 관계가 있는가?
이 현상과 우리가 한 실험과 연관성이 있다. 우리가 원반을 가지고 했던 실험을 보면 원반을 세울 때보다 눕혔을 때 강체의 질량이 회전축으로부터 먼 곳에 분포하게 된다. 따라서 원반을 눕혔을 때 관성모멘트가 더 크고 그만큼 회전하기 힘들기 때문에 낙하시간도 더 느리다. 또한 평행 축 실험에서도 Rotating Platform 위에 원반을 위치시킬 때 회전축으로부터 먼 곳에 위치시킬수록 관성 모멘트가 커져 회전속도가 작아진다는 것을 알 수 있다.
즉, 위의 동영상에서는 여자가 자신의 몸을 회전축으로 하여 아령을 들고 손을 오므렸다 폈다 했지만 우리는 이것을 단지 A-base와 원반을 이용하여 실험했다고 볼 수 있다.
이번 실험을 통해서 저번 멀티미디어 수업을 하며 자세히 알 수 있었던 관성모멘트실험을
직접 할 수 있어서 좋았다. 그 때의 실험과 100% 같았던 실험은 아니지만 그래도 강체의 질량이 중심축에서 멀어질수록 관성모멘트가 더 커진다는 기본적인 이론을 더 확실하게 알 수 있었다. 또 이번 실험은 오차가 매우 컸었는데 정밀한 측정기계를 사용하지 않고 직접 눈으로 보고 손으로 측정하는 실험이라 어쩔 수 없었다지만 그래도 다음부터는 좀 더 조심하여 실험을 할 때 더욱 주의 깊게 임해야겠다는 생각이 들었다. 또한 우리가 놀이동산에서 타는 회전목마에서는 관성모멘트가 어떻게 작용하는지, 그리고 그 관성모멘트 값을 이용하여 어떤 것을 더 할 수 있는지 궁금해 졌다.

키워드

대학물리학,   관성모멘트,   평행축