[물리실험] 각 운동량 보존

소개글

[물리실험] 각 운동량 보존에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 제목 : 각 운동량 보존
2. 목적
3. 이론
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 분석 및 토의
7. 참고 문헌

본문내용

으로 회전을 크게 한 다음 지상으로 몸을 던지면서 몸을 둥글게 모아 두세 번의 공중 회전을 보여준다. 이것은 회전축이 철봉에서 체조 선수의 무게 중심을 지나는 선으로 바뀌면서 체조 선수의 회전 속도가 증가하기 때문에 가능한 일이다. 이것을 좀더 과학적으로 풀어보자.
회전하는 물체의 운동을 나타내는 물리량을 물리학에서는 각운동량이라고 한다. 이것은 회전관성과 각속도의 곱으로 나타나는 양이다. 한 계에서 회전 상태를 변화시키려는 토크가 작용하지 않는 한 계의 각운동량은 보존된다. 이러한 사실은 피겨스케이팅 선수의 회전으로 쉽게 확인할 수 있다. 피겨 스케이팅 선수들이 양팔을 완전히 쭉 펴고 회전을 하다가 양팔을 가운데로 모으면 회전속도는 매우 빨라진다. 양팔을 가운데로 모았다는 것은 회전 관성을 줄인다는 말이다. 외부에서 회전을 변화시키려는 토크가 작용하지 않는 상태에서 회전관성을 줄였으므로 각운동량이 보존되기 위해서는 회전속도를 증가시켜야 한다. 반대로 다시 팔을 펴면 회전 관성이 증가하므로 회전 속도는 감소한다. 물론 이 때 팔을 폈을 때와 모았을 때의 각운동량은 보존된다.
각운동량이 보존되는 예는 우리 주변에서 많이 찾아 볼 수 있다. 다이빙 선수가 스프링보드에서 뛰어 올라 몸을 굽혀 회전할 때 회전속도가 증가하는 것도 그 예다. 즉 각운동량은 보존되기 때문에 스프링보드를 뛰어 오를 때에 비해 몸을 굽히면 회전 관성이 작아져 회전 속도는 그만큼 커진다는 말이다.
또 우주선에서 추진 연료를 사용하지 않고 방향을 바꾸는데도 각운동량 보존이 이용된다. 물론 이 경우는 아주 미세한 방향 전환에만 쓰인다. 외부의 어떤 힘도 작용하지 않는 우주선 내부에서 바퀴형태의 기계장치인 리액션 휠(reaction wheel)의 회전 속도를 변화시켜 우주선 전체의 각운동량에 변화를 준다. 우주선 입장에서는 각운동량이 보존돼야 하므로 우주선은 회전을 한다. 즉 원하는 곳으로의 방향전환이 가능해진다. 한편 태양계에서도 각운동량 보존의 법칙이 존재한다. 태양계내의 모든 행성이 일정한 회전 관성과 회전속도를 가지고 운동을 하는 것이다. 하지만 우리가 생활하는 세계는 돌고있는 팽이나 자전거와 같이 외부에서 작용하는 토크 때문에 각운동량이 보존되지 않는 경우가 더 많다.
7. 참고 문헌
- 경희대 물리학과 홈페이지 http://physics.khu.ac.kr
- 동아사이언스 http://www.noise.pe.kr/longrod.html

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