4.회전운동량,에너지보존(결과)

소개글

상위 10%(A+) 성적을 받은 자료 입니다. 낙하하는 추와 연결된 회전하는 원판으로 회전운동량, 에너지를 정량적으로 구해서 이론과 비교해 본 실험입니다.

목차

1. 실험목적

2. 실험결과 및 분석

3. 고찰

4. 참고문헌

본문내용

1. 실험목적
I. 낙하하는 물체를 이용하여 회전 원판에 일정한 Torque를 가한다. 물체가 잃은 에너지와 원판이 얻은 회전 운동 에너지를 측정하여 에너지가 보존되는가를 살펴본다.
II. 앞의 실험에서는 마찰에 의한 에너지 손실을 고려하지 않았다. 에너지 보존 법칙을 이용하면 회전 장치에 작용한 마찰력에 대한 토오크의 크기를 측정할 수 있다.
III. 회전하고 있는 판 위에 다른 판을 떨어뜨려 각운동량이 보존하는가를 확인한다.

<중략>

<표3>은 회전하는 원판에 해당되는 질량을 올려놓았을 때의 전, 후 각운동량이 일정한가를 확인하는 실험 이였다. 회전판 위에 올려놓는 물체들은 다음과 같이 100g, 200g, 256.5g, 356.5g 이였다. 256.5g인 물체는 휴대폰인데, 추들은 회전판 위에서 안정적으로 있지 않기 때문에 휴대폰을 판 위에 올려놓았다. 손으로 판을 돌려서 한 주기의 시간을 재서 각속도를 구하였고, 이 값이 각속도(전)의 값이다. 그리고 회전하고 있는 판에 물체를 올려놓고 한 주기의 시간을 재서 구한 각속도가 각속도(후)이다. 이 둘의 각속도를 구한 뒤에 판의 관성모멘트( )에 각속도를 곱해서 각운동량( )의 값을 구할 수 있었고, 이들의 수치를 각운동량(후)의 값을 각운동량(전)의 값으로 나눠서 백분율로 표시한 것이 표의 오른쪽에 있는 물리량이다. 대체로 물체를 올려놓기 전의 각운동량의 값이 더 크게 측정이 되었다. 이는 판이 회전함에 따라 시간이 지날수록 축, 공기와의 마찰 등으로 지속적으로 에너지를 잃게 되고, 판에 물체가 놓일 때의 마찰, 소리, 충격 등으로 에너지 보존이 성립되지 않기 때문인 것으로 판단된다. 하지만 이러한 오차를 감안해도 위의 수치들은 각운동량 보존의 법칙을 뒷받침하는데 무리가 없다고 판단이 되고, 따라서, 각운동량 법칙은 이론적으로 타당하다고 결론을 지을 수 있을 것 같다. 각속도를 재는 부분은 첫 번째 실험과 같이 측정상의 한계가 있다.

참고 자료

리처드 파인만, 로버트 레이턴, 매슈 샌즈 공저, 박병철 옮김, 『 Lectures on physics 』, 승산, 2004.
J. RICHARD CHRISTMAN, 『 일반물리학(할리데이)(개정8판) 』,  범한서적, 2008.
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