관성모멘트 및 각운동량보존

소개글

관성모멘트 및 각운동량보존에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

* 관성모멘트
* 각운동량
* 회전운동에너지
* 디스크의 질량
* 디스크의 반지름
* 링의 질량
* 링의 안쪽 반지름
* 링의 바깥쪽 반지름
*이론값
(1) 사각질량의 각운동량 보존
사각질량의 위치가 일 때 관성모멘트 0.00948(kgm)
사각질량의 위치가 일 때 관성모멘트 0.01730(kgm)
횟수
오차(%)
오차(%)
1
0.1099
0.1008
11.43
12.46
0.108
0.21
93.70
0.620
1.344
0.34
295.29
2
0.114
0.1088
11.28
11.55
0.107
0.199
85.98
0.603
1.154
0.33
249.69
3
0.1063
0.0993
11.81
12.65
0.112
0.218
94.64
0.661
1.384
0.34
307.06
(2) 디스크와 링의 각운동량 보존
1.457
11.35
1.427
5.4
6.35
93.847
143.422
디스크의 관성모멘트 93.847(kgcm²)
디스크 + 링의 관성모멘트 143.422(kgcm²)
횟수
오차(%)
오차(%)
1
0.0907
0.1662
13.854
7.56
1300
1084.3
16.59
9006.1
4098
5893
43
2
0.0791
0.1291
15.866
9.73
1490
1395.9
6.3
11841
6793
7729
13.7
3
0.0955
0.1620
13.158
7.57
1291
1112.5
13.8
8124
4314
5315
23
6. 분석 및 토의
실험을 통해서 물체의 관성 모멘트를 측정하고 이론값과 비교하여 오차를 얻었다. 관성 모멘트란 회전축을 중심으로 회전하는 물체가 계속해서 지속하려는 성질의 크기를 나타낸 것이다. 외부에서 힘이 작용하지 않으면 관성모멘트가 클수록 각속도가 작아지게 된다.
첫 번째 실험은 회전하는 물체의 회전축에서 떨어진 거리와 관성 모멘트 사이의 관계를 측정하였고 두 번째 실험은 회전하는 물체의 모양에 따른 관성 모멘트 사이의 관계를 측정하였다.
사각추를 회전축과 20cm 떨어진 회전 플랫폼위에 올려놓고 회전 시킨 후 잠시 후 10cm로 변경 시키면 회전 플랫폼이 빠르게 회전 하는 것을 알 수 있는데 이는 관성 모멘트가 처음 0.00948에서 나중 0.01730로 바뀌었다. 관성 모멘트가 감속하였으므로 이와 반대로 각속도는 증가하였기에 플랫폼이 빠르게 회전한 것이다.
두 번째 실험에서 회전하는 회전판 위에 round형 물체를 올려놓았을 때의 관성 모멘트를 측정하였다. 처음 물체가 회전할 때의 관성 모멘트를 측정하면 93.847이고 물체를 올려놓았을 때 143.422이다. 간단히 생각해서 기존에 회전하던 물체의 질량이 추가 된 것이므로 관성 모멘트는 증가한 것이고 이로 인해 각속도는 감소하여 처음 회전하던 속력보다 더 느리게 회전하는 것이다.
두 가지 실험 중 첫 번째 실험에서 오차가 유독 심하게 나타났는데 이론값과 비교해 보면 측정값이 더 작게 측정되었음을 알 수 있다. 가장 큰 요인이라고 판단하는 것은 회전플랫폼의 마찰이다. 회전 플랫폼에 의한 마찰은 크게 두 군데에서 발견되는데 첫 번째로는 추의 낙하를 이용하여 사각질량의 관성 모멘트를 측정하는 부분과 회전하는 사각질량의 각속도를 측정할 때이다. 이때의 마찰력은 모든 측정값을 감소시켜 실제 이론값과 측정값 사이의 오차를 발생 시킨다. 사소한 이유의 오차 발생 요인은 추의 낙하 시 낙하거리를 정확하게 측정하지 못한 것과 추를 낙하 시킬 때 손에 의한 힘이 가해서 오차가 발생될 것이라 판단하였다.
7. 참고 문헌
일반물리학실험 / 한상철 임헌화 신규승 외 8명 / 형설출판사
일반물리학 / Haliday 외 2명 / 범한서적주식회사

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