[경희대학교 A+] 관성모멘트 결과보고서 레포트

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목차

1. 실험 목표
2. 이론
3. 실험 장치
4. 실험 방법
5. 유의사항
6. 실험값 및 그래프

본문내용

분만이 회전 성분에 영향을 줄 것이다. 중심축에서 물체 쪽으로 가는 벡터와 힘 벡터 의 각도를 라 한다면, 의 수직 성분은 가 될 것이므로, 이때의 토크는
로 나타난다. 토크 역시 벡터임이 분명하므로, 이를 수학적으로 나타내면 벡터곱으로 나타낼 수 있다.
.
지금까지 확인한 직선 운동과 회전 운동에서의 물리량들의 대응 관계를 다음 표에 나타냈다.
직선 운동
회전 운동
변위
변위의 시간 변화
속도의 변화
관성
운동을 위한 힘
이번 실험에서 관성 모멘트는 토크를 측정하여 다음과 같이 구한다.
.
회전체에 가해지는 힘은 장력이고, 장력 는 Newton의 운동 제2법칙에 의해
로 나타난다. 따라서 토크는
이다. 또한 각가속도와 선가속도 간의 관계에 따라 각가속도 를
로 쓰면, 실험적으로 측정되는 관성 모멘트는 다음과 같다.
.
실험 장치
삼각 스탠드 2개, 회전체(고리, 원반, 둥근 기둥, 네모난 막대), 클램프 달린 도르래 2개, 추, 실, 저울, 수준기, 카메라, 스크린
실험 방법
관성 모멘트 측정 장치의 회전대 위에 수준기를 올려놓고 회전체의 평행 조절 나사를 돌려 회전대가 수평이 되도록 한다.
버니어캘리퍼스를 사용하여 회전대의 밑동 반경()을 측정하고, 결과표를 참조하여 관성 모멘트 측정 시료의 반지름 및 질량을 측정한다.
3~4 m 길이의 실을 사용하여 회전대의 밑동에 1 m정도의 실을 감은 후, 추를 연결한다. 떨어지는 거리가 1 m 정도 되게 거리를 조정하고, 추의 질량을 측정한다.
추를 낙하시키면서 동영상을 촬영한다.
분석 메뉴를 실행하고, 분석을 통해 낙하 거리-시간 그래프의 추세선을 2차함수로 구하고 이것을 이용하여 가속도 를 구한다.
추의 질량을 바꾸어 가며 가속도를 측정하여 회전대 자체의 관성 모멘트()를 구한다.
회전대에 시료를 올려 4-6의 과정을 반복 실험하여 회전대와 시료의 관성 모멘트의 합()을 산출해 낸다. 이 결과와 회전대 자체의 관성 모멘트() 로부터 시료만의 관성 모멘트를 구한다.
실험에 사용한 측정 시료의 관성 모멘트 이론값을 계산하고, 실험을 통해 구한 값과 비교한다.
측정 시료를 바꾸어 가며 위의 과정을 반복한다.
유의사항
시료가 무거우므로 운반에 주의한다.
물리학 및 실험 1 결과보고서
실험 제목
관성 모멘트
분반
학과
학번
이름
제출 일자
실험값 및 그래프
<회전대의 관성 모멘트 측정>
추와 추걸이 질량 (kg)
0.2043
도르래 2단 반지름 (m)
0.015
가속도 (m/s2)
평균 가속도 (m/s2)
1
0.1788
0.0896
2
0.068
3
0.022
4
5
회전대의 관성 모멘트
(kgm2)
0.004982
추세선을 포함하는 시간-위치 그래프 (5개를 한번에 그리시오.)
<원반의 관성 모멘트 측정>
원반의 질량 (kg)
3.8740
원반의 반경 (m)
0.25
관성 모멘트 이론값 (kgm2)
0.1210625
추와 추걸이 질량 (kg)
0.2043
도르래 2단 반지름 (m)
0.015
가속도(m/s2)
평균 가속도(m/s2)
1
-1.697E-2
0.01668
2
-1.651E-2
3
-1.656E-2
4
5
총 관성 모멘트(kgm2)
0.026
원반의 관성 모멘트(kgm2)
0.021018
추세선을 포함하는 시간-위치 그래프 (5개를 한번에 그리시오.)
2
<고리의 관성 모멘트 측정>
고리의 질량 (kg)
3.8285
원반의 내경/외경 (m)
외경 0.25
내경 0.2
관성 모멘트 이론값 (kgm2)
0.196210625
추와 추걸이 질량 (kg)
0.2043
도르래 2단 반지름 (m)
0.015
가속도 (m/s2)
평균 가속도 (m/s2)
1
-1.256E-2
0.01188
2
-1.195E-2
3
-1.114E-2
4
5
총 관성 모멘트 (kgm2)
0.03787
고리의 관성 모멘트 (kgm2)
0.03288
추세선을 포함하는 시간-위치 그래프 (3개를 한번에 그리시오.)
<원기둥의 관성 모멘트 측정>
막대의 질량 (kg)
2.2070
막대의 반경/길이 (m)
반지름 0.018
길이0.25
관성 모멘트 이론값 (kgm2)
0.01167355867
추와 추걸이 질량 (kg)
0.2043
도르래 2단 반지름 (m)
0.015
가속도 (m/s2)
평균 가속도 (m/s2)
1
-3.678E-2
0.03637
2
-3.676E-2
3
-3.558E-2
4
5
총 관성 모멘트 (kgm2)
0.01234
막대의 관성 모멘트 (kgm2)
0.007358
추세선을 포함하는 시간-위치 그래프 (5개를 한번에 그리시오.)

키워드

관성,   관성모멘트,   결과보고서