회전운동과 관성모멘트(실험보고서)

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회전운동과 관성모멘트(실험보고서)에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

과 다를 경우
(1) 회전판 위에 회전대를 올리고 적당한 거리에 원반을 올릴 수 있는 어댑터를 결합한다.
(2) 줄이 회전판에 대해 접선 방향으로 당겨지도록 도르레의 방향을 조절한다. 추를 임의의 기준점에서 낙하시킨다. 낙하하는데 걸리는 시간을 재기 쉽게 추의 질량을 적당하게 선택한다. 추와 추걸이의 질량, 낙하거리와, 낙하하는데 걸린 시간을 잰다.
(3) 반복해서 추를 낙하시키고 낙하하는데 걸린시간을 잰다.
(4) 평균과 표준오차를 구하고 식을 참조하여 회전축과 대해진 회전대의 관성모멘트를 계산한다.
(5) 회전축 중심으로부터 어댑터 중심까지 거리를 재고 기록한다.
(6) 회전대 위에 원반을 올린다.
(7) 낙하하는데 걸리는 시간을 재기 쉽게 추의 질량을 적당하게 선택한다. 추와 추걸이의 질량, 낙하거리와, 낙하하는데 걸린 시간을 잰다.
(8) 반복해서 추를 낙하시키고 낙하하는데 걸린 시간을 잰다.
(9) 거리를 바꾸고 과정 (5)～(8)을 반복한다.
(10) 평균과 표준오차를 구하고 식을 이용해 원반의 관성모멘트를 계산한다.
(11) 계산 결과와 식으로 계산한 값과 비교한다.
회전운동과 관성모멘트
(결과보고서)
학번 :
학과 : 일반학부
이름 :
조원 :
회전축
원반(z축)
원반(x축)
고리
반경
r
RD
R1
R2
1.5cm
11.9cm
5.5cm
6.5cm
m
25.4g
205.4g
205.4g
205.4g
낙하시간
tA
tD
tD
tR
1
1.13
7.28
5.35
9.15
2
1.12
7.25
5.48
9.02
3
1.15
7.28
5.30
9.00
4
1.12
7.12
5.46
9.10
5
1.05
7.35
5.49
9.09
6
1.08
7.39
5.52
9.03
7
1.07
7.29
5.43
9.07
8
1.04
7.19
5.54
8.98
9
1.09
7.30
5.50
9.05
10
1.11
7.37
5.45
9.06
평균
1.10
7.28
5.45
9.06
표준오차
0.011
0.026
0.024
0.016
측정값
낙하거리 : h = 80cm
낙하거리 : h = 80cm
회전대
원반(z+d축)
반경
r
d
1.5cm
5cm
m
205.4g
205.4g
낙하시간
tP
td
1
10.12
12.72
2
10.15
12.71
3
10.09
12.68
4
10.18
12.65
5
10.18
12.75
6
10.19
12.63
7
10.22
12.69
8
10.10
12.61
9
10.16
12.69
10
10.21
12.62
평균
10.16
12.68
표준오차
0.014
0.015
실험 결과
이므로
실험값이고, 이론값이다.
따라서 약 0.0048 오차가 생겼다. (M = 1.423kg)
실험값이고,
이론값이다.
따라서 약 0.00305 오차가 생겼다. (M = 1.428kg)
이므로
실험값이고, 이론값이다.
따라서 약 0.0026 오차가 생겼다. (M = 1.423kg)
질문 및 토의
(1) 오차의 전파를 이용하여 IA, ID, IR의 보고값을 구하시오(편의상 r, MD, RD, MR, R1, R2의 표준오차는 0으로 두고 계산하시오.)
(, )
따라서 의 보고값은 3.66×10-5 ± 8.47×10-7 이다.
(, )
따라서 의 보고값은 1.49×10-2 ± 1.07×10-4 이다.
(, )
따라서 의 보고값은 8.23×10-3 ± 8.19×10-5 이다.
(2) 에너지 보존법칙을 이용하여 (14.12)식을 유도하시오.
(3) (14.2)를 이용하여 (14.3), (14.4)식과 (14.5)식을 유도하시오.
< (14.3)식 유도과정 >
원판의 넓이를 A라고 하면
,
(4) 마찰에 의한 효과를 줄이기 위한 실험을 계획하고 실험결과를 보이시오.
마찰은 회전축과 받침대의 사이와 도르레와 실의 사이에서 발생한다. 따라서 마찰을 줄이기 위한 방법으로는 서로 부딪치는 접촉면에 기름 등을 바르는 방법 등이 있다.
결론 및 검토
이번 실험은 물리책으로만 보던 관성모멘트를 직접 측정해볼 수 있는 좋은 기회였던 것 같다.
하지만 이번 실험은 오차가 많이 발생했다. 오차가 발생한 원인은 여러 가지로 살펴볼 수 있다. 첫 번째는 질문 및 토의에서 살펴본 것처럼, 마찰이 존재하였기 때문이다. 두 번째는 추가 떨어지는 순간에 정확하게 시간을 재는 것이 어려웠기 때문이다. 이것은 과실오차인 것 같다. 셋 번째는 실이 풀릴 때 엉켜서이다. 네 번째는 실의 질량을 고려하지 않아서이다. 다섯 번째는 세 번째의 실험에서 원반이 회전하면서 받침대가 이동하였기 때문이다.

키워드

회전운동과 관성모멘트(실험보고서),   회전운동,   원반과 고리의 관성모멘트