한양대학교 에리카 일반물리학실험1 / 7. 회전관성 (A+)

소개

한양대학교 erica 일반물리학실험1의 일곱 번째 실험인 자유낙하 운동 2023년도 1학기 리포트입니다.
리포트 점수는 10/10 을 받았으며, 과목 성적은 리포트 점수만으로 A+, 100점을 받았습니다.
모든 레포트는 직접 자료조사와 공부를 통해 많은 시간을 들여 작성하였습니다.

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 이론 및 원리
4. 장치 및 방법
5. 실험 결과
6. 분석 및 토의
7. 결론
8. 참고문헌

본문내용

1. 실험 제목
회전 관성

2. 실험 목적
추와 회전 장치를 연결하면 추가 등가속도 운동인 자유낙하 운동을 할 때 회전 장치는 등각가속도 운동을 하게 된다. 각가속도를 측정하여 물체에 작용하는 가속도를 구해보고, 관계식을 통해 최종적으로 Ring, Disk, 회전 장치 각각의 회전 관성을 구해본다. 그 후 이론 값과 비교하여 오차 값을 계산하고 회전 관성에 대해 이해해본다.

<중 략>

3-2) 회전 관성
회전 운동에너지를 구할 때는 운동 에너지 공식을 회전 운동으로 바꿔서 표현해야한다. i번째 질점의 운동에너지는 K_i=1/2 m_i v_i^2이고 v=rω로 표현이 가능하므로 이를 전체 운동에너지로 표현해주면 K=∑▒K_i =1/2 ω_i^2 ∑▒〖m_i r_i^2 〗 이고 여기서 ∑▒〖m_i r_i^2 〗를 회전 관성 (I) 라고 한다. 즉,K=1/2 Iω^2이며 병진 운동에서의 질량m이 회전 운동에서의 회전 관성 I와 대응됨을 알 수 있다. 즉, 질량이 얼마나 직선 운동을 일으키기 어려운가를 나타내는 척도라면 회전 관성은 얼마나 회전 운동을 일으키기 어려운가를 나타내는 척도이다. 회전 관성이란 관성 모멘트 라고도 하며 회전체의 질량이 회전축에 대하여 어떻게 분포하고 있는지를 알려주는 물리량이다. 물체가 회전 운동을 하는 상태를 계속 유지하려는 성질을 의미하기도 한다. 따라서 회전 관성이 작다면 물체를 회전 시키기 쉬움을 의미하고 회전 관성이 크다면 물체를 회전 시키기 어려움을 의미한다. 동일한 물체더라도 회전축에 따라 회전 관성의 값이 달라질 수 있다. 강체가 몇 개의 입자로 구성돼 있을 때는 위처럼 ∑▒〖m_i r_i^2 〗으로 정의되지만, 강체가 연속적인 입자로 구성돼 있을 때는 I=∫▒〖r^2 dm〗 으로 정의된다.

참고자료

· Young, Freedman, 대학물리학 12판, 279p~309p, 자유아카데미, 2006
· Raymond A, Serway, John W, Jewett, 대학물리학I 7판, 227p~248p, 체인지러닝,2009.