건국대 서울캠 일반 물리학 및 실험1 관성모멘트 측정 실험 보고서 만점 자료

목차

1. 실험 제목
2. 실험 날짜
3. 실험 목적
4. 실험 이론
5. 실험 장비
6. 실험 방법
7. 실험 결과
8. 토의
9. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 제목
-관성모멘트 측정

2. 실험 날짜
-2020.05.25 (레포트 작성일: 2020.05.30)

3. 실험 목적
1)물체를 회전장치를 통한 중력의 일정한 힘으로 회전시키고, 이때의 회전장치의 각속도 및 각가속도를 직접 측정하여 물체의 관성모멘트를 구한다.
2)회전반경과 관성 모멘트, 평행축 정리 등의 이론을 실험을 통해 확인한다.
3)회전운동과 토크의 관계를 실험적으로 확인한다.

4. 실험원리 및 방법
회전에너지는 강체(계 안에 속하는 입자가 항상 상호 간 같은 상대적 위치를 유지하는 물체)의 질량 외에 모양과 크기에 따라 다르게 되는데 이와 같이 회전에너지를 설명할 때 관성모멘트라는 물리량을 사용하면 편리해 진다. 직선운동의 경우, 물체의 질량이 관성의 역할을 하는데 회전운동의 경우 바로 이 관성모멘트가 관성의 역할을 한다. 즉, 관성모멘트는 강체가 회전 운동을 할 때, 그 운동을 유지하려는 정도를 나타내는 물리량이다. 질량이라는 물리량이 있어 직선운동의 기술이 편리해진 것처럼 회전운동의 경우 관성모멘트의 정의로 인해 회전운동의 기술이 편리해진다. n개의 질점으로 구성된 강체가 고정 축 주의를 각속도 로 회전하면, 총 운동에너지 K는 이다. 여기서 로 정의된 양으로 관성모멘트이다. 여기서 는 회전축으로보터의 거리이다. 연속적인 질량분포의 경우에는 다음과 같다. 그림1과 같이 질량 인 추가 도르래와 실의 통해 회전장치에 연결되어 있는 경우를 생각해보면, 추가 가속도 a로 자유낙하하는 경우 실에 작용하는 장력()을 고려하면 의 관계가 성립한다. 여기서 는 회전장치의 각가속도로 실이 미끄러짐 없이 풀리는 경우로 가정하였다. 따라서 회전장치에 작용하는 토크()는 로 주어지며, 이 경우 회전장치의 각가속도 및 시간에 따른 회전각, 관성 모멘트 다음과 같다.

실험 2 질점의 관성모멘트
질점의 관성모멘트는 로 주어진다. 시료의 크기를 무시하면 질점시료의 관성모멘트는 시료의 위치 즉 회전반경의 제곱에 비례하게 이를 실험적으로 확인한다.

참고 자료

위키백과
건국대학교 물리학과/일반물리학실험/북스힐/2019
건국대학교 물리학과 11주차 실험 강의 영상