일반물리학 실험 - 각운동량 보존

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쉽고 간단했지만 각운동량과 회전운동에너지를 구하는 식에 각 값을 대입하여 계산하는 과정은 매우 복잡했다. 특히 두 번째 실험에서 단위를 맞추지 않아서 오차율이 90% 이상이 나와서 많은 시간을 소비하였다.
첫 번째 실험은 사각질량의 회전시 반지름을 0.2m에서 0.1m로 변화시켰을 때 각운동량과 회전운동에너지가 보존되는지 여부를 알아보는 실험이었다. 조교님께서 제시한 오차범위는 10~30%로 각운동량과 회전운동에너지의 오차율은 전체적으로 이 오차 범위 내에 분포하였으나 세 번째 측정시 회전운동에너지의 오차율이 31.19%로 매우 컸으며 오차 범위에서도 약간 벗어나는 모습을 보였다. 두 번째 실험은 처음에는 계산을 잘못하여 100%에 육박하는 큰 오차값이 나왔으나 제대로 계산한 결과 오히려 10%이내라는 좋은 결과값이 나왔다.
대체로 각운동량보다는 회전운동에너지의 오차가 더 크게 나왔는데, 이는 이론과는 달리 실제 실험에서 회전운동에너지는 보존되지 않기 때문이다. 회전시 실험기구 간의 마찰뿐 아니라 공기의 저항, 디스크에 링을 떨어뜨릴 때 발생하는 마찰 등에 의하여 회전운동에너지는 열 등으로 전환되어 보존되지 않는다. 게다가 첫 번째 실험에서 실을 당길 때 실을 당기면서 실을 통해 손에서 에너지가 전달되었으므로 이 역시 에너지가 보존되지 않게 한다.
이러한 이유로, 실험시 시간을 측정할 때 바로바로 시간을 측정해야지 각 측정시점의 시간차가 크면 마찰에 의해 회전운동에너지가 손실되어 회전속도가 감소하기 때문에 오차가 커진다.
7. 참고문헌
-형설출판사, 일반물리학. 이영재 외 9인 공저. 2007년(재판)

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일반물리학,   실험 ,   각운동량 보존