실험보고서 - 회전관성의 측정

소개글

실험보고서 - 회전관성의 측정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

예비 보고서 - 회전관성의 측정
1. 실험 준비물
2. 실험목적
3. 실험이론

결과 보고서 - 회전관성의 측정
1. 원반에 대한 실험
2. 샘플 링에 대한 실험
3. 샘플 원반에 대한 실험

본문내용

반의 이론적인 관성모멘트 값을 구했다.
으로부터, 관성질량 을 회전관성 , 가속도 를 각가속도 , 힘 를 토크 로 바꾸면 선 운동을 회전운동으로 표현 할 수 있다.
이고, 작용점에 작용하는 힘은 스텝 도르래에 감겨져 있는 실의 장력이고, 이 장력은 스텝 도르래의 반지름 과 수직이므로 인데, 아래 방향을 음의 방향으로 잡게 되면, 이다. 위 두 식을 연립하면 로 나타낼 수 있다.
접선가속도 는 회전 모션 센서를 통해 측정할 수 있는데, 각가속도 와 선가속도 는 가 성립하므로 에서 을 통해 관성모멘트를 구할 수 있다.
따라서, 이번 실험에서 실험적인 관성모멘트 값을 구하는데에 있어서 식을 이용하였다.
에서 은 추 질량과 추 걸이의 질량을 합한 값에 해당하며, 추가 중력에 의해 운동한 것을 그래프로 그려 을 통해 기울기 값을 구한 것이 선가속도 에 해당한다. 실이 감겨져 회전하는 스텝 도르래의 반경이 이다.
실험 1, 2, 3에서는 스텝 도르래의 반경이 였다. 각 실험마다 측정한 과 , 을 이용해 구한 를 대입하면 관성모멘트 값을 구할 수 있다. 그러나, 실험 2와 3에서, 을 통해 구한 각각의 값에는 샘플링과 샘플 원반 이외에도, 샘플링과 샘플 원반을 고정시켜주는 실험 1에서의 원반의 관성 모멘트 값도 합쳐져 있기 때문에 을 통해 구한 값에 실험 1에서 측정한 원반의 관성모멘트 실험값인 을 빼서 샘플 링과 샘플 원반의 ‘고유’의 관성모멘트를 구해서 이론값과 비교하여 오차율을 구해야 한다.
2. 오차 분석
의 식에서 관성 모멘트 값인 에 영향을 줄 수 있는 요소는, 고정적인 값인 이나 이 아닌 측정에 따라 변동성이 큰 가속도 값 이다.
실제로 오차율이 0에 근접하기 위해서는 이론적으로 가속도가 차례대로
0.0174, 0.0260, 0.0433, 0.00355, 0.00530, 0.00886, 0.00487, 0.00730, 0.0122
을 가져야 하는데, 실험으로부터 얻은 가속도의 값은 차례대로
0.194, 0.294, 0.477, 0.0423, 0.0642, 0.110, 0.0582, 0.0876, 0.148을 나타냈다.
실험적으로 얻은 가속도의 값이 대략 10배가량 차이가 났다는 것을 짐작할 수 있다.
따라서 접선가속도가 크게 측정되어 오차가 발생했다고 미루어 짐작할 수 있다.
또한 실이 충분하게 팽팽하지 않은 채로 요동(?)을 치며 낙하하여 정확한 접선가속도를 측정하지 못한 것도 오차의 한 요인일 것이다.

키워드

회전관성의 측정,   실험보고서,   회전운동센서