MBB (Mechanical Black Box)

소개

MBB (Mechanical Black Box)

목차

1. 실험 목적
2. 개요
3. 이론
4. 실험 방법 ( 5번 MBB )
5. 실험 결과
6. 결과 분석
7. 토의 및 정리

본문내용

1. 실험 목적
- Mechanical Black Box를 열지 않은 상태에서 주어진 실험 장치를 이용하여 MBB 내부의
공의 질량 과 용수철 상수 , 값을 구한다.

2. 개요
1) Part A : 원통의 중심을 기준으로 한 공의 중심의 변위 , 공의 질량 의 곱인
을 구한다.
2) Part B : 추를 떨어뜨리는 높이에 따른 회전 각속도와 Part A에서 구한 을 이용
하여 공의 질량 을 구한다.
3) Part C : 단진동 운동을 시킨 후 측정한 주기와 Part A, Part B의 결과를 이용하여 전
체 용수철 상수 , 값을 각각 구한다.

3. 이론
1) Part A
① 질량 중심 (Center of Mass)
계의 모든 질량이 그 곳에 모여 있고, 모든 외력이 그 곳에 작용하는 것처럼 보이는
점을 말한다.
- 입자 두개로 된 계의 질량중심:
- 입자 개가 한 줄로 늘어선 계의 질량중심:

② 토크 (Torque)
힘 가 물체를 회전시킬 수 있는 정도는 접선 성분의 크기뿐만 아니라 힘을 가하는
점이 회전축으로부터 얼마나 멀리 떨어져 있는가에 달려있다. 이들 두 인자를 곱하여
토크라 부르는 를 다음과 같이 정의한다.


2) Part B
① 에너지 보존 법칙 (Conservation of Energy)
계의 총에너지 는 계로부터 또는 계에 전달되는 에너지의 양만큼만 변할 수 있다.

( : 역학에너지의 변화
: 열에너지의 변화
: 다른 형태의 내부에너지 변화 )

이번 실험에서 고려될 에너지 : 역학적 에너지
- 운동에너지의 변화와 퍼텐셜에너지의 변화의 합이다.
- 위치에너지로는 탄성에너지가 쓰인다.
( 탄성계수, 용수철의 길이 변화)
- 운동에너지로는 회전운동에너지가 쓰인다.
(는 관성 모멘트, 는 각속도)

② 평행축 정리 (Parallel Theorem)
물체의 질량중심을 지나는 회전축에 대한 회전관성을 알고 있으면, 회전축과 평행인 다른 회전축에 대한 회전관성을 쉽게 구할 수 있다. 주어진 회전축이 질량중심을 지나는 축과 평행이고 수직거리가 d라면 회전관성은 다음과 같다. 이를 평행축 정리라고 한다.

참고자료

· - http://www-ph.postech.ac.kr/Edulab/
· (일반물리실험 홈페이지에서 MBB 안내 자료)
· - Fundamentals of physics, Haliiday, Resinick, Walker, 8th.
· - http://www.jyu.fi/kastdk/olympiads/ (IPHO 홈페이지 MBB solution)