실험보고서 - 회전운동과 관성모멘트

소개글

실험보고서 - 회전운동과 관성모멘트에 대한 보고서 자료입니다.

목차

회전운동과 관성모멘트

1. 실험 방법
a. 회전축 자체의 관성 모멘트
b. 원반과 고리의 관성모멘트
c. 회전축이 질량 중심축과 다를 경우

2. 측정값
※ 낙하거리 : h=79.7cm
※ MD=1424g, MR=1428g
※ 낙하거리 : h=79.7cm

3. 실험 결과
a. 회전축과 질량 중심축이 같은 경우
※ 추의 질량, 낙하 속도를 이용한 관성 모멘트×
※ 물체의 질량, 반경을 이용한 관성모멘트
※ 비교
b. 회전축이 질량 중심축과 다를 경우
※ 추의 질량, 낙하 속도를 이용한 관성모멘트
※ 물체의 질량, 반경 등을 통해 계산했을 때
※비교

4. 질문 및 토의

5. 결론 및 검토

6. 참고문헌 및 출처

본문내용

※ 비교
위 두 가지 방식으로 관성모멘트 값을 각각 계산해 보았다.
측정 결과와 계산값을 비교해보면 3～4배의 차이가 있었다.
이러한 오차의 요인으로 여러 가지가 있을 수 있겠지만 가장 크게 작용했던 것은 아무래도 마찰이었던 것 같다. 실과 회전축, 실과 도르래, 축과 회전판(베어링 부분) 등의 부분에서 마찰로 인한 오차가 실험 중에 있었을 것이다.
b. 회전축이 질량 중심축과 다를 경우
※ 추의 질량, 낙하 속도를 이용한 관성모멘트
원반을 올리기 전의 관성모멘트
위의 식을 이용하여 를 계산하면
= 39.51 × 이었다.
원반을 올린 후 관성모멘트
= 122.93 × - (39.51 ×) = 83.42 ×
※ 물체의 질량, 반경 등을 통해 계산했을 때
질량 중심축이 회전축과 다를 경우의 관성 모멘트
= 9.416 × + 14.24 × = 23.66 ×
※비교
위 두 가지 방식으로 관성모멘트 값을 각각 계산해 보았다.
측정 결과와 계산값을 비교해보면 3～4배의 차이가 있었다.
이러한 오차의 요인으로 위의 실험과 동일하게 마찰이 오차를 발생 했을 것이다.
4. 질문 및 토의
(1) 오차의 전파를 이용하여 IA, ID, IR 의 보고값을 구하라.
(편의상 r, MD, RD, MR, R1, R2의 표준오차는 0으로 두고 계산하라.)
IA =
ID =
IR =
(2) 에너지 보존법칙을 이용하여 (14.12)식을 유도하라.
물체의 질량 m, 중력 가속도 g, 장력 T, 각가속도 α, 관성모멘트 I, 돌림힘τ=rT라 두면
, 돌림힘 에서 T를 소거하면
가 되고(단, a는 구심가속도)에서 이다
이를 a에 대하여 정리하면 ,
또 운동방정식 에서
I에 관하여 정리하면
(3) 식 (14.2)를 이용하여 식 (14.3), 식 (14.4)과 식 (14.5)를 유도하라.
두꺼운 원통의 경우 큰 원의 관성모멘트와 작은 원의 관성모멘트를 더해줘야 하므로
(4) 마찰에 의한 효과를 줄이기 위한 실험을 계획하고 실험 결과를 보여라.
이번 실험에서 마찰에 의한 오차를 줄이기 위하여 회전축에 실이 감기는 부분을 엮이지 않게 하였다. 그리고 회전판의 수평을 A자형 지지대를 조절하여 맞추었으며, 실이 용이하게 풀려나가게 하기 위한 도르래와 일직선으로 놓이게 하였다.
하지만 실과 회전축, 회전축과 지지대, 도르래와 도르래 지지대의 마찰은 통제할 수 없었다. 이러한 마찰을 통제 할 수 있다면 보다 정확한 실험 결과를 얻을 수 있을 것이다.
5. 결론 및 검토
- 관성모멘트 측정 장치를 이용하여 회전축에 대한 물체의 관성모멘트에 대한 지식을 가질 수 있었으며, 실험을 통하여 얻어진 측정값과 이론적으로 계산한 값을 비교, 검토해 보면서 오차의 요인에 대해서도 많은 생각을 할 수 있었다. 실과 도르래의 마찰로 인한 계기오차, 측정자의 측정오류로 인한 개인오차 등 여러 가지 오차들이 보다 정확한 실험 측정을 방해하였다. 하지만 관성모멘트의 적용하는 범위를 보다 명확하게 알 수 있었다.
6. 참고문헌 및 출처
- 일반물리학실험(부산대학교 물리학교재편찬위원회 저)

키워드

실험보고서,   회전운동,   관성모멘트,   회전축 자체,   관성 모멘트,   회전축