회전운동과 관성모멘트 결과보고서 upgrade

본문내용

(s)
1.31
5.63
9.87
7.46
표준오차
0.008548
0.030815
0.018365
0.008034
원 실험에 대하여 이론값
식(14.3) 원반의 z축에 대한 관성모멘트:
식(14.4) 원반의 x축에 대한 관성모멘트:
식(14.5) 고리의 z축에 대한 관성모멘트:
실험 결과 측정값
회전판의 관성 모멘트 :
원판의 관성 모멘트 :
고리의 관성 모멘트 :
3. 질문 및 토의
(1) 오차의 전파를 이용하여 , , 의 보고값을 구하라.
(2) 에너지 보존법칙을 이용하여 를 유도하라
물체의 질량 = m, 중력 가속도 = g, 장력 = T, 각가속도 = α, 관성모멘트 = I, 돌림힘 τ=rT
,
돌림힘 에서 T를 소거하면
가 되고
(a=구심가속도)에서 이므로 a에 대하여 정리하면
,
또한 운동방정식 즉 를 대입하면
(3) 를 이용하여 , , 그리고 을 유도하여라.
지금의 저의 능력으로서는 잘 모르겠습니다.
인터넷을 뒤져봐도 찾지도 못하겠습니다.
(4) 마찰에 의한 효과를 줄이기 위한 실험을 계획하고 실험결과를 보여라.
마찰을 줄이려면
1.원반이 어댑터위에서 평행이 되어야 합니다.
2.실을 감을 때 회전판에 제대로 묶이도록 해야 합니다.
3.A자형 지지대가 실험도중 움직임이 발생하지 않게 무거운 물체로 A자형 지지대를 눌러줘야 합니다.
4.회전축과 도르레 그 자체에 낀 먼지나 이물질 등을 제거하고 기름칠을 해야 합니다.
그러나 기름칠을 하기에는 문제가 있었고, 오차로 이어졌습니다.
5.실과 도르레 그리고 회전대가 일직선이 되도록 해서 실험을 해야 합니다.
실험 당시에도 결과가 심하게 다를 때면 그 때 마다 문제점이 뭔지 확인하고 재 실험했기 때문에
저희 조의 실험결과에는 마찰에 의한 효과를 줄이기 위한 실험을 계속해서 순간적으로 계획하고
그 결과 실험 결과에서 볼 수 있는 것과 같이 그 결과를 얻었습니다.
4. 결론 및 검토
이번 실험은 ‘회전운동과 관성모멘트‘ 에 대해서 알아보는 단원의 실험이었습니다.
실험은 크게 세 가지의 실험으로 나뉘었는데
실험 1. 회전축 자체의 관성모멘트
실험 2. 원반과 고리의 관성모멘트
실험 3. 회전축이 질량중심축과 다를 경우
이렇게 세 가지의 실험을 했습니다. 실험하면서 오류를 꽤나 많이 겪어서 재 실험을 여러 번 해야 했습니다. 실험결과를 기록하는 행위 그 자체는 어렵지 않았지만 실험을 위한 기구의 세팅이나 여러 값들을 주어진 식에 적용하는 것은 상당히 힘들었습니다.
실험 결과를 살펴보면 같은 값이어야 하는 이 매우 다르게 나와서 아쉬운 점이 많습니다.
그 상대오차를 살펴보면
가 157466.7887%=157466.8%
가 56622.46746% =56622.47%
가 188.4255865%=1888.426%
로 매우 말도 안 되는 상대오차가 나왔습니다. 아마도 단위가 틀리지 않았나 하는 생각도 해봤지만
제 생각에는 계산 자체의 오류는 거의 없다고 생각합니다. 그렇다면 다른 오차의 원인이 큰 영향을 끼치는 것인데, 이번 실험의 오차의 원인을 알아보자면 계기오차로서 원반과 회전대가 하나가 되어서 움직이지 않고, 도르레나 회전축이 오래되어서 오차가 생겼을 수 있겠고, 환경오차로서 공기의 압력이 어느 정도 있을 수 있으나 극히 미약하다고 생각합니다.
또한 개인 오차로서 시간 측정을 기계를 움직이는 행위의 주체와 시간을 재는 행위의 주체가 다른 사람이었기 때문에 설사 같은 사람이라고 하더라도 오차가 생겼을 것이라고 생각합니다.
또한 과실오차로서 기계의 회전을 시작할 때 실의 감긴 방향, 시작할 때의 추와 추 걸이의 위치, 등이 달라서 생긴 오차가 있는데 충분히 없앨 수 있는 오차임에도 불구하고 완벽히 없애지 못해서 아쉽습니다. 그리고 우연오차로서 어쩔 수 없는 오차의 원인도 있었습니다.
정말 열심히 한 실험이었는데 이런 결과가 나와서 매우 아쉽습니다. 역시 계산상의 오류가 있었던 걸까요? 역할 분담을 확실히 해서 실험을 하고, 바로 앞에서 조교님의 도움을 받으면서 실험을 해서 실험의 그 자체는 가장 ‘정직하게’ 그리고 ‘제대로’ 했다는 생각을 지니고 있습니다. 이번 실험이 마지막 실험인데 좀 더 미리 자세히 준비해 오지 못한 점이 아쉽고, 이번 학기의 여러 번의 실험을 통해서 물리라는 과목에 대해서 실험을 통해서 좀 더 친근하게 다가간 것 같고, 한 학기동안 같이 실험하면서 함께 고민해주신 조교님께 감사드립니다.
<참고문헌 및 출처>
-일반 물리학 실험 (부산대학교 물리학교재편찬위원회) page 159~170

키워드

부산대,   일물실,   일반물리학실험,   회전운동과 관성모멘트