물리학및 실험 - 각운동량 보존

소개

물리학및 실험 - 각운동량 보존

목차

1. 실험목적
2. 이론
3. 기구 및 장치
4. 실험방법
A. 사각질량의 각운동량 보존
B. 디스크와 링의 각운동량 보존
(1) 그림 2와 같이 디스크를 중심축에 연결한다.
(2) 중심축을 잡고 디스크를 회전시킨다.
(3) 회전 속도가 어느 정도 일정해지면 photogate의 reset버튼을 눌러 회전주기를 측정한다.
(4) 회전하고 있는 디스크 위에 링을 올려놓고 재빨리 reset버튼을 눌러 회전주기를 측정한다.
5. 실험결과
<각 운동량 보존>
6. 분석 및 토의
*논의할 것

본문내용

1. 실험목적
회전하는 물체와 회전하지 않는 물체의 충돌, 회전하는 물체의 관성모멘트의 변화등의 현상을 실험을 통해 관찰함으로써 각운동량 보존법칙과 회전운동에너지의 개념을 이해한다.
2. 이론
물체에 작용하는 회전력으로서 힘의 모멘트의 합이 0이라면, 그 물체의 각운동량은 시간이 지나도 달라지지 않는다. 이것을 각운동량보존법칙이라 한다. 크기가 있는 물체에 외부의 힘이 작용하지 않거나 작용하더라도 외부 힘의 모멘트의 합이 0이라면, 물체의 전각운동량은 보존된다. 각운동을 하는 물체는 질량과 속도와 반지름이 항상 비례한다. 반지름이 작아지면 속도가 빨라지고, 반지름이 커지면 속도가 느려진다. 이 법칙은 운동량보존법칙과 더불어 역학의 주요 법칙 중의 하나이다. 회전운동에는 각운동량이라는 것이 있는데, 각운동량은 간단히 정의해서 회전운동의 양이라고 할 수 있다. 이 각운동량이 계의 외부로부터 힘이 작용하지 않는다면 계 내부의 전체 각운동량이 항상 일정한 값으로 보존된다는 법칙이고 각운동량 보존법칙이란 간단하게 라는 정의로부터 가 0일때 이므로 L이 일정하다는 것이다.
회전운동의 각운동량



6. 분석 및 토의
*논의할 것
1. 각각의 경우 각운동량이 보존되는가?
보존 된다.
2. 각각의 경우 회전운동에너지가 보존되는가? 그 이유는 무엇인가?
=> A실험의 경우 보존되지 않았고 B실험의 경우 보존 되었다.
B실험의 경우 원판 모양의 디스크에 링을 떨어뜨릴 때 디스크와 링과 접촉하는 순간 소리가 나게 된다.
이것 역시도 에너지이므로 링이 디스크에 닿는 순간부터 에너지는 손실되게 된다.
3. 각운동량이 보존되는 현상 때문에 나타나는 생활속의 현상들은 어떤 것들이 있는가?
=> 다이빙 선수가 몸을 구부린다. 이때 관성모멘트가 작아지고 각운동량은 일정하므로 회전수(각속도)는 증가한다. 체조선수가 회전을 할 때 몸을 모은다. 실 끝에 돌을 매달아 돌리면서 실을 짧게 하면 회전속도가 빨라진다거나, 피겨스케이팅의 스핀에서 갑자기 양팔 사이를 좁히면 회전이 빨라진다는 것은 모든 회전체에 대하여 이 법칙이 성립하기 때문이다. 즉, 회전축으로부터의 거리가 짧아지는 대신 회전속도는 커진다.
*실험 후기
이번실험은 A실험은 간단했으나 B실험은 간단해보여도 링이 원판에 떨어지는 순간에 제대로 포토게이트를 통한 측정이 잘 되지 않았으므로 여러 번 반복을 해야만 했던 실험이 되었다. 그래도 저번에 실험했던 관성 모멘트 실험에서 얻은 에너지 손실에 대해 알고

참고자료

· 없음