관성모멘트와 각운동량 보존 - 결과 레포트

목차

1. 실험 결과 분석

2. 토의
1. 이론치와의 오차
2. 오차의 원인 & 오차를 극복하기 위한 방법
3. 실험 결과를 이용하여 생각해볼 수 있는 것
4. 이론에서 자세히 설명하지 못했던 여러 가지 심화학습
5. 실험 중에 의문이 들었던 사항들에 대하여

3. 참고 문헌

본문내용

란한 운동은 물체의 전 질량이 크기가 없는 점(질점)으로 모여 있다고 가정했을 때의 운동이 되며 질량중심을 지나는 축에 대한 돌기운동은 질량중심이 정지해 있다고 가정했을 때의 돌기운동이 된다. 실제 물체의 운동은 이 두 운동의 합성으로 주어진다. 여기서는 후자 즉, 질량중심을 지나는 축에 대한 돌기운동성분만을 생각하기로 한다.
물체가 돌기운동을 할 때 얼마만큼 돌았는가, 얼마나 빨리 돌고 있는가, 또 일정하게 돌고 있는가 아니면 도는 정도가 얼마나 빨리 변하는가 하는 것을 정량적으로 나타낼 필요가 있다. 이들을 나타내기 위해 정의된 물리량이 각변위, 각속도와 각가속도이다. 흔히 각변위는 θ(radian), 각속도(력)은 ω(rad/s), 각가속도(력)는 α(rad/s2)로 표시한다. 여기서 각속도와 각속력, 그리고 각가속도와 각가속력의 차이는 나란한 운동에서의 속도와 속력, 가속도와 가속력의 관계에서와 같이 크기가 같은 벡터양과 스칼라양 사이의 차이를 의미한다.
각변위는 어떤 기준이 되는 방향으로부터 회전한 각도를 의미하며 흔히 시계바늘이 회전하는 방향을 (-), 반대방향을 (+) 각도로 나타낸다. 각속도의 크기는
ω = dθ/dt
로 짧은 단위시간동안에 회전한 각도를 의미하고, 각가속도의 크기는
α = dω/dt = d2θ/dt2
이다. 이들의 방향은 각각 변위와 속도벡터의 회전방향으로 오른나사를 회전시킬 때 나사가 진행하는 방향으로 정의한다.
나란한 운동의 경우에 물체(질점 또는 입자)의 운동은 변위, 속도 및 가속도로 완전히 나타낼 수가 있지만 선운동량(linear momentum)을 정의해서 사용하는 것이 편리한 경우가 있듯이, 돌기운동에서도 선운동량에 대응하는 각운동량(angular momentum)을 정의하여 사용한다. 질점의 질량에 속도를 곱한 선운동량과 같이 각운동량은 각속도 ω에 비례한다.
L = Iω
이때 나란한 운동의 경우의 물체의 질량에 대응하는 비례상수 I 를 회전축에 대한 물체의 관성모멘트라고 부른다. 또, 계의 각운동량 L 을 변화시키는 요인을 돌림 힘 τ라고 하며, 이 둘 사이의 관계를 정량적으로 표시한
τ = dL/dt = Idω/dt
를 회전운동법칙이라고 부른다. 이 회전운동법칙은 외부에서 돌림힘이 작용하지 않는 한 어떤 물체든지 그 회전상태를 그대로 유지하려고 한다(τ =0 이면 L = 일정)는 것을 알려준다. 이를 각운동량의 보존 법칙이라고 부른다. 또, 물체의 관성모멘트가 클수록 회전상태를 변화시키기가 어려워(즉, 더 큰 돌림힘을 필요로 한다.) 일정한 각운동량을 유지하려는 속성(관성)이 큼을 알 수 있다. 이것이 바로 관성모멘트 I 에 "관성"이라는 이름이 붙게 된 이유이며, 가끔은 관성모멘트를 회전관성(rotational inertia)이라고도 부른다.
5. 실험 중에 의문이 들었던 사항들에 대하여
컴퓨터가 속도 그래프를 그려주는 방법은 무엇일까?
컴퓨터는 풀리가 지나가는 속도를 재는 것이 아니라 시간을 재고 있다. 이 실험에서는 풀리의 간격(0.015m)을 입력하고 포토 게이트에서 처음 바퀴살이 빛을 가릴 때부터 뚫린 부분이 지나가고 다시 바퀴살에 의해서 가려질 때까지의 시간을 재서 그 시간으로 처음 설정해준 간격을 나눔으로써 속도를 구하게 된다. 단, 이때 나오는 속도는 순간속도가 아닌 그 구간의 평균속도가 된다.
3. 참고 문헌
1. 참고 서적
* 대학 물리학, Alvin Hudson 외, 金仁湖 외 역, 深求堂, 1992
* 대학 물리학, 대학 물리학 교재 편찬 위원회, 북스힐, 1999
* 대학 물리학, 高在杰 외, 淸文閣, 1995
* 일반 물리학 2000, 일반 물리학 교재 편찬 위원회, 북스힐, 2000
* 일반 물리학, D.HALLIDAY 외, 고려대학교/서강대학교 물리학과 공역, 汎韓書籍 주식회사, 1995
2. 인터넷 자료
* 각운동량 보존의 법칙
http://210.104.167.193/학습자료/html/과학/화석/C1128.HTM
* 선운동량과 각운동량 보존
http://hanbada.kmaritime.ac.kr/~k991280/csc15-1.html
* 각운동량 보존의 법칙
http://moolynaru.knu.ac.kr/tamguhacksoupjang/jeonnam/19.각운동량%20보존의%20법칙.htm
* 각운동량의 기본성질
http://peaceone.net/basic/quantum/hydrogen-like%20atom/angular%20momentum.html
* 물체의 돌기운동과 각운동량
http://physlab.snu.ac.kr/http(1)/lab/angular.htm
* 각운동량 보존의 법칙
http://moolynaru.kyungpook.ac.kr/tamguhacksoupjang/pusan/28각운동량보존법칙.htm
* 각운동량 보존의 법칙
http://www.jeri.or.kr/jries/sub_f/edu02-19.htm
* 강체의 회전운동
http://phys.kyungwon.ac.kr/internet-class/general-physics99/CH08/Ch08.htm
* 생활 속 과학 이야기
http://kids.hankooki.com/kids/200202/kids20020221170745c1240.htm
* 지구는 무슨 힘으로 공전과 자전을 계속 할 수 있을까?
http://myhome.netsgo.com/kedistar/bulllist_9-16.htm
* 태풍 - 심화학습
http://www.earthbuff.com/topic1_3.htm
* 호수에 돌을 던지면..
http://phys.knue.ac.kr/~physics/homepage0/pds/live-phys/mechanics/pm-4.htm
* 각운동량 보존의 법칙의 예
http://user.chollian.net/~w0753/22-8.htm
* 포신 총열 속 강선의 역할
http://user.chollian.net/~w0753/22-8.htm
* 은하 형성 모델
http://narae.kangwon.ac.kr/~bk97055/star3.htm
관성모멘트와 각운동량 보존
결과 레포트
기초 역학 및 실험

키워드

관성모멘트,   각운동량 보존,   각운동량,   관성모멘트와 각운동량 보존,   결과 레포트,   결과,   레포트,   역학