[연세대학교] 공학물리학및실험(1) A+ 족보 _ 5. 회전운동

소개

"[연세대학교] 공학물리학및실험(1) A+ 족보 _ 5. 회전운동"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 결과
(1) 강체 #1. Solid Cylinder (Al)
(2) 강체 #2. Solid Cylinder (PE)
(3) 강체 #3. Solid Sphere
(4) 강체 #4. Hollow Cylinder
(5) 강체 #5. Solid Cylinder (Al, Large)

2. 결과분석

3. 토의 및 결론

4. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 결과
이번 실험에서는 형태 및 질량이 다른 강체들을 경사면에서 미끄러지지 않게 굴려본 뒤 각 강체의 가속도를 측정하여 비교해보았다. 측정값을 바탕으로 질량과 크기는 다르지만 형체가 동일하면 강체의 가속도가 같은지 확인하고, 형태가 다르지만 반경이 동일한 강체들의 운동에서는 어떠한 차이가 존재하며 그 차이가 이론에서 배운 내용과 일치하는지 확인해보고자 한다. 또한, 각 강체가 운동할 때 강체의 역학적 에너지가 보존되는지의 여부를 확인해보려 한다.
트랙을 이용해 지면과 5.2도 기울어진 경사면을 만들고, 이 동일한 경사면에서 총 5가지의 강체를 미끄러지지 않게 굴려보며 운동을 분석하였다. 구형 강체 1개, 원통형 강체 3개, 내부가 비어있는 원통형 강체 1개를 사용하였는데, 이 중 원통형 강체 1개를 제외한 나머지 강체들의 반경은 같다. 또한, 반경이 같은 2개의 원통형 강체는 구성 물질이 달라 질량이 다르다. 실험에서 사용한 다섯 개의 강체의 정보를 정리하면 다음과 같다.  은 강체의 (외부) 반경,  는 강체의 내부 반경을 의미한다.

[표1] 실험에서 사용한 강체의 정보

실험에서 경사면을 따라 굴린 강체는 운동 센서를 사용하여 일정한 시간마다 위치를 측정하였고, 강체 한 개당 총 5번의 실험을 반복하였다. Capstone 소프트웨어를 통해 추출한 데이터를 이용하여 각 강체의 시간에 따른 속력 그래프를 그린 후, 최소자승법을 통해 각 그래프의 기울기 값을 구하였다. 그 결과는 다음과 같다.

참고자료

· Hugh D. Young and Roger A. Freedman. University Physics with Modern Physics Fifteenth Edition in SI Units. Pearson(2019), 9.4절, 10.2절, 10.3절