회전 관성모멘트의 측정 실험

소개글

회전 관성모멘트의 측정 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 기구

2. 실험의 목적

3. 실험이론

4. 실험 방법
4-1. Data-Studio program Setting
4-2. 기기 및 장치의 setting
4-3. Data Recording
4-4. Analyzing the Data

5. 질문

6. 실험 결과

본문내용

2 실에 붙여지는 질량 행거에 20g 정도를 추가하라. 질량 행거가 슈퍼 도르래에 거의 다다를 때까지 회전하는 모션 센서의 스텝 도르래 위의 큰 틈에 실을 디스크를 회전시키는 것에 의해 둘러 감아라. 원반을 적당하게 붙들어라.
3. 데이터 기록을 시작하고 원반을 놓아라.
4. 질량 행거가 바닥에 닿기 직전에 데이터 기록을 중단하라.
“Run #1” 이 Experiment Setup 윈도우의 Data List에 나타날 것이다.
5. 실로부터 질량 행거를 제거하라. 행거의 총 질량을 측정하고 Data Table 2에 값을 기록하라.
6 추 걸이에 걸리는 질량을 달리하여 측정을 한다.
7. 샘플링 대신 샘플 원반을 올려놓고 위 실험방법을 반복한다.
데이터기록-원반 단독의 가속
원반 단독의 가속을 측정하라.
1. 디스크에서 링을 제거하라. 실에 붙여지는 질량 행거에 20g 정도를 추가하라. 질량 행거가 슈퍼 도르래에 거의 다다를 때까지 회전하는 모션 센서의 스텝 도르래 위의 큰 틈에 실을 원반을 회전시키는 것에 의해 둘러 감아라. 원반을 적당하게 붙들어라.
2. 준비되면, 데이터 기록을 시작하고 원반 놓아라.
3. 질량 행거가 바닥에 닿기 직전에 데이터 기록을 중단하라.
“Run #2” 가 Experiment Setup 윈도우의 Data List에 나타날 것이다.
4. 실에서 질량 행거를 제거하라. 행거의 총 질량을 측정하고 Data Table 2에 값을 기록하라.
4-4. Analyzing the Data
1. 그래프 디스플레이의 빌트 인 분석 도구를 시간에 대비한 속력의 기울기를 찾기 위해 사용해라..
DataStudio에서 커서를 사용해 그래프의 가장 부드러운 데이터의 지역 주의에 사각형을 그려라. 그래프 도구 메뉴의 ‘Fit’ 메뉴를 클릭하고 ‘Linear’를 선택하라.
ScienceWorkshop에서 ‘Statistics’ ()버튼을 클릭해 그래프의 오른쪽 사이드 상의 Statistics area를 열어라. 화면을 재조정하라. 커서를 사용해 가장 부드러운 데이터 지역 주의에 사각형을 그려라. Statistics메뉴에서 ‘Curve Fit, Linear Fit’을 선택하라.
2. Run #1 (링과 디스크) and Run # 2 (디스크 단독) 양쪽의 가속을 기록하라.
힌트: 그래프 디스플레이의 ‘Data’ (메뉴 또는 ) 을 사용하여Run #2을 선택하라.
3. 정확히 측정된 가속 “aT”, 슈퍼 도드래의 반경 “r”, 기구가 회전함으로 힘한 질량 “m” 등을 이용한 링과 디스크의 실험적 회전 관성 I를 계산하고 기록하라.
4. 정확히 측정된 가속 “aT”, 슈퍼 도르래 반경 “r”, 질량 “m” 등을 이용한 디스크의 실험적 회전 관성을 계산하고 기록하라.
5. 링 단독의 회전 관성을 찾기 위해 링과 디스크의 회전 관성 값에서 디스크의 회전 관성을 빼라. 링의 실험값을 기록하라.
6. 그 치수 (R1 and R2)과 질량 (M)을 근거로 하는 링의 회전 관성의 이론적 값을 계산하라. 값을 기록하라.
7. 그 치수 (R)과 질량 (M)을 근거로 디스크의 회전 관성의 이론적 값을 계산하라. 값을 기록하라.
8. 링의 회전 관성과 디스크의 회전 관성의 실험을 통해 얻은 값과 이론적 값 사이의 퍼센트 차이를 계산하라.
5. 질문
1. 각운동량 보존 법칙에 대해 설명하시오.
2. 관성모멘트는 무엇이고 토크와의 관계는 어떠합니까?
3 회전관성의 실험값과 이론값은 일치하는가? 일치하지 않으면 그 이유는 무엇인가?
4 각운동량 보존법칙을 응용하여 흥미로운 스포츠 경기를 어떻게 설명할 수 있는가?
6. 실험 결과
1) 샘플 링에 대한실험
샘플링의 질량(M1) : g 원반의 질량(M2) : g
측정횟수
1
2
3
4
5
평균(cm)
원반의 반경(R)
샘플링의 내반경(R1)
샘플링의 외반경(R2)
스텝도르래의 반경(r)
실험
설명
걸려 있는 질량(g)
1
샘플링과 원반
2
원반만 따로
실험1. 추+추걸이(m) : g
횟수
1
2
3
4
5
평균(cm/s)
샘플링과 원반
원반
*측정된
*회전관성(I)
실험
설명
실험값
이론값
상대오차(%)
1
링과 원반()
2
원반()
3
샘플링()
실험 2. 추+추걸이(m) : _______________g
*측정된
횟수
1
2
3
4
5
평균(cm/s)
샘플링과 원반
원반
*회전관성(I)
실험
설명
실험값
이론값
상대오차(%)
1
샘플링과 원반()
2
원반()
3
샘플링()
2) 샘플 원반에 대한 실험
샘플원반의 질량(M1) : g 원반의 질량(M2) : g
측정횟수
1
2
3
4
5
평균(cm)
원반의 반경(R)
샘플원반의 반경(R1)
스텝도르래의 반경(r)
실험
설명
걸려 있는 질량(g)
1
샘플원반과 원반
2
원반만 따로
실험1. 추+추걸이(m) : g
횟수
1
2
3
4
5
평균(cm/s)
샘플원반과 원반
원반
*측정된
*회전관성(I)
실험
설명
실험값
이론값
상대오차(%)
1
샘플원반과 원반()
2
원반()
3
샘플원반 ()
실험2. 추+추걸이(m) : g
*측정된
횟수
1
2
3
4
5
평균(cm/s)
샘플원반과 원반
원반
*회전관성(I)
실험
설명
실험값
이론값
상대오차(%)
1
샘플원반과 원반()
2
원반()
3
샘플원반 ()
1) 토크란 어떤 양이며 어떻게 정의되는가? 또 그 단위는?
==> 쉽게 말씀드리면 회전력이라고 이해하시면 큰 문제가 없고요... 조금 전문적인 용어를 사용해 본다면 "회전축에 작용하는 중심축 주위의 짝힘"을 말합니다. 좀더 전문적으로는 "특정한 위치에서 일정한 거리에 떨어진 지점에 작용하는 수직요소의 힘에 의해 발생하는 회전력"을 말합니다.
그렇기 때문에 단위는 "힘*거리"의 단위가 쓰이게 됩니다. 통상적으로 kgf·m나 Nm가 사용됩니다. 비틀림모멘트라고도 하는데요
위의 그림에서 [그림]에서 반지름 r인 원형단면(圓形斷面)을 가지는 회전체가 축 OO로 받쳐져 있는 경우 원주의 접선방향으로 힘 F가 작용하고 있다면 회전체는 Fr의 모멘트로 회전운동을 합니다. 이때 회전축의 모멘트가 토크인데요, 더 넓게는 환봉(丸棒)의 중심선 방향에 대한 외력 모멘트를 총칭해서 토크라고 합니다.

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