I-CA를 이용한 관성모멘트 측정

소개글

I-CA를 이용한 관성모멘트 측정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

- 기구 및 장치
- 실험방법 및 결과
- 결과분석
- 감상

본문내용

543072.00
원환의 관성모멘트(g*cm2)
이론값
18478.53
측정값
446668.67
※ 이론값 = (1/2)*M*(R12 + R22)
(M : 질량, R1 : 원환의 작은 반지름, R2 : 원환의 큰 반지름)
측정값 = (총 관성모멘트) - (회전축의 관성모멘트) - (원판의 관성모멘트)
◈ 결과 및 분석
실험에서 오차가 크게 나왔다.
여러 가지 방향에서 오차 발생의 원인에 대해 생각해 보았다.
우선, 앞 페이지의 낙하 사진에서 보이는 것처럼 추가 일직선으로 낙하하지 않고, 지
그재그로 낙하하고 있다. 이렇게 낙하하게 되면, 가속도 공식 a=(2*h)/t2 에서 낙하 시
간 t 가 커지게 되고, 반대로 가속도 a는 작아지게 된다. 이로 인해 총 관성모멘트의
값 ( 공식 mR2(g-a)/a ) 이 커지게 되므로 오차가 발생한다. 이 부분에 대해서는 실험
을 하기 전부터 추가 흔들리지 않도록 신경을 썼지만, 실험장치 중 아래쪽 도르래가
고정이 되어 있지 않고 계속 좌우로 흔들거려서 어쩔 수가 없었고, 이로 인해 어느 정
도 오차가 발생할 것이라고는 미리 예상했었다.
또 다른 오차발생의 원인은 추와 추걸이의 질량, 원판의 질량, 원환의 질량을 잘못
측정한 경우이다. 만약 추와 추걸이의 질량 m 을 크게 측정하였다면, 총 관성모멘트
의 값 ( 공식 mR2(g-a)/a ) 이 커져서 측정값이 이론값보다 더 크게 측정되었을 것이
다. 그리고 만약 원판과 원환의 질량 M 을 작게 측정하였다면, 두 관성모멘트의 이론
값 ( 각각 공식 (1/2)*M*R2, (1/2)*M*(R12 + R22) ) 이 작게 계산되어 측정값과의 오
차가 더 커질 것이다.
이 외에도 생각해 볼 수 있는 오차 발생의 원인에는 회전축과 원판, 원환의 반경을
잘못 측정한 경우가 있을 수 있겠다.
하지만 역시 이 중에서 역시 가장 큰 오차 발생의 원인은, 위에서 첫 번째로 설명한
낙하가 일직선으로 이루어 지지 않았던 것이 크다. 그리고 이에 앞서, 우리조가 실험
할 때 추와 추걸이의 질량을 너무 가볍게 하였기 때문에 추가 너무 천천히 떨어지게
되었고, 그래 인해 추의 낙하가 더욱 일직선으로 이루어 지지 않은 것 같다.
◈ 감상
실험을 시작할 때부터, 회전축의 반경 R 을 무엇으로 해야할 지 의견이 분분했다.
원판이 관성모멘트를 측정할 때는 원판의 반경이 R이 되어야하는지, 아니면 원판 하
래쪽의 회전하는 쇠기둥이 R 이 되어야 하는지 많이 헷갈렸었다. 하지만 곰곰이 생각
하고 배웠던 것을 다시 되뇌어 보면서 올바른게 무엇인지 알게 되고, 그렇게 해서 우
리조는 앞 페이지들에 보이는 것 처럼 측정값을 얻게 되었다.
이 외에도 어려운 점이 많았다. 실험 자체가 여러 가지로 측정해야 될 것도 많고, 계
산도 많은 등 무척이나 손이 많이 가고 또 헷갈리는 실험이었기에, 실험 중에 짜증도
나고 하였다. 하지만 이 실험으로 인해, 관성모멘트라는 익숙하지 않은 소재에 대해
더욱 잘 이해할 수 있었던 것 같다.
실험은 무척이나 어려웠지만, 의미있는 시간이었다.

키워드

I-CA,   관성모멘트,   moment,   모멘트,   관성