4-관성모멘트

목차

1. 실험제목
2. 실험목적
3. 실험기구 및 장치
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 결론 및 토의

본문내용

한다.
⑨ 버니어캘리퍼스를 이용 회전반경, 원환의 내외경, 회전중심에서 질점 사이의 거리를 구하고, 저울을 이용, 추와 추걸이의 질량 및 각 실험체의 질량을 측정한다. 각 실험체의 재원과 측정된 가속도를 가지고 식를 통해 실험체들의 관성모멘트를 구한다.
5. 실험결과
1) 회전 장치의 관성모멘트 측정
추와 추걸이의 질량(g)
174.5
회전축의 반경(cm)
2.22
추세선식
가속도(cm/s)
478.5
관성모멘트gcm)
=
901.3
2) 원판의 관성모멘트 측정
추와 추걸이의 질량(g)
174.5
회전축의 반경(cm)
2.22
원판의 질량(g)
1488.5
원판의 반경(cm)
12.04
추세선식
가속도(cm/s)
1.7296
총 관성모멘트(gcm)
=
4.86
원판의 관성모멘트(gcm)
이론값
1.07
측정값
4.85
※ 이론값 = (1/2)*M*R2 (M : 질량, R : 원판의 반지름)
측정값 = (총 관성모멘트) - (회전축의 관성모멘트)
3) 원환(1)의 관성모멘트 측정
추와 추걸이의 질량(g)
174.5
회전축의 반경(cm)
2.22
원환의 질량(g)
1403.9
원환의 내경(cm)
5.315
원환의 외경(cm)
6.403
추세선식
가속도(cm/s)
1.3374
총 관성모멘트(gcm)
=
6.29
원환의 관성모멘트(gcm)
이론값
4.86
측정값
1.43
※ 이론값 = (1/2)*M*(R12 + R22)
(M : 질량, R1 : 원환의 작은 반지름, R2 : 원환의 큰 반지름)
측정값 = (총 관성모멘트) - (회전축의 관성모멘트) - (원판의 관성모멘트)
4) 원환(2)의 관성모멘트 측정
추와 추걸이의 질량(g)
174.5
회전축의 반경(cm)
2.22
원환의 질량(g)
540.7
원환의 내경(cm)
5.315
원환의 외경(cm)
6.403
추세선식
가속도(cm/s)
1.5068
총 관성모멘트(gcm)
=
5.58
원환의 관성모멘트(gcm)
이론값
1.87
측정값
7.20
※ 이론값 = (1/2)*M*(R12 + R22)
(M : 질량, R1 : 원환의 작은 반지름, R2 : 원환의 큰 반지름)
측정값 = (총 관성모멘트) - (회전축의 관성모멘트) - (원판의 관성모멘트)
6. 결과 및 토의
이미 앞서 실험을 하였던 다른 친구들의 이야기를 들었을 때 이 실험이 많이 어렵게 느껴졌었다. 하지만 막상 실험을 하면서 I-CA 때문에 애먹었던 점만 빼면 꽤 흥미로웠던 실험이었다.
이 실험은 물체를 회전장치로 이용하여 추에 중력의 일정한 힘으로 회전시켰다. 질량을 이라 두고, 추와 도르래가 실을 통해 회전장치에 연결되어 있으면 추가 정지상태로부터 시간 동안 만큼 떨어지면서 원판을 회전시키면 에너지보존법칙에 의해 이론상으로는 의 관계가 성립한다. 하지만 이론값과 측정값이 꽤 차이가 났는데, 실험하면서 이렇게 오차가 난 이유는,
① 회전장치에 연결된 추가 낙하할 때 곧게 직선으로 낙하하지 않았다. 에서 로 식을 변형할 수 있다. 원래 제대로 추가 낙하했을 때와 우리조의 이번 실험을 비교해보았을 때, 는 같고 가 늘어나 도 늘어나서 는 줄어들게 된다.
② 추와 추걸이, 원환, 원판의 질량들을 측정하면서 전자저울에 물체를 올려놓기 전 0점을 제대로 맞추기도 전에 물체를 올려놓고 질량을 측정하여서 오차가 생긴 가능성도 있다고 할 수 있을 것이다.
③ 버니어캘리퍼스로 원환의 내경과 외경, 원판의 외경, 회전축의 반경을 재면서 영점보정이 잘 안되었을 수도 있을 것이다. 또, 버니어캘리퍼스로 길이를 재면서 수치를 잘못 읽었을 수도 있을 것이다.
④ 도르래와 실 사이의 마찰 때문에 그로 인해 에너지 보존이 성립하지 않아 오차가 났을 수도 있다고 생각한다.

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