아주대학교 물리학실험1 A+ 결과보고서 실험 7 - 관성 모멘트

소개글

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목차

[1] 측정값

[2] 결과

[3] 토의
1. 질문에 대한 토의
2. 실험과정 및 결과에 대한 토의

본문내용

[3] 토의
1. 질문에 대한 토의
질문 1. 이 실험에서 운동을 막 시작하였을 때의 데이터는 한 점, 또는 두 점이 직선에서 약간 벗어나는, 즉, 등각가속도 운동이라고 보기 어려운 원인은 무엇인가?
-> 회전하는 원반과 회전축은 이상적인 물체가 아니기 때문에 마찰력이 존재한다. 처음의 정지해 있는 상태에서의 정지마찰력은 운동하는 동안의 운동마찰력과 다르기 때문에 회전체에 일정한 힘이 가해지지 않고 변하게 된다. 일정 수준의 운동마찰력에 도달하여야 일정한 힘이 작용해 등각가속도 운동을 한다.

질문 2. 실험 1의 3항에서 “실이 겹쳐서 감기지 않고, 한 겹으로 가지런히 감기도록” 하기를 지시하는 이유는 무엇인가?
-> 실이 겹칠 경우 추가 낙하하며 실을 풀어낼 때 맞닿아있는 실 간에 마찰력이 보다 크게 작용하여 오차가 발생하기 때문이다. 또한 겹쳐져 감겨있는 실의 두께만큼 반지름이 변하는 문제도 있다.

질문 3. 4부 데이터 분석의 4항에서 이론값을 근사식에 의한 것이라고 표현하였다. 이 실험에서 원반에 대한 (3)식은 왜 근사식인가?
-> 원반의 고정을 위한 요철이나 나사산 등 원반이 수학적으로 완전한 원통형이 아니기 때문이다. 또한 원기둥의 이론 관성모멘트 값인 는 모든 부분에서 밀도 분포가 일정하다고 가정하는데, 실제 원반에서는 이를 보장할 수 없기 때문에 정확한 계산식이 아닌 근사식이다.

<중 략>

질문 5. 실험 1(a)에서 구한 관성모멘트 값의 오차는 타당한가? 실험 1(b)에서 구한 값을 토대로 하여 결과를 검토하시오.
-> 실험 1(a)에서 구한 관성모멘트 값은 원반의 관성모멘트 뿐만 아니라 3단 도르래의 관성모멘트 또한 포함되어 있는 값이다. 따라서 원반의 관성모멘트와는 차이가 발생할 수밖에 없다.

참고 자료

물리학 실험 제 11판 / 김기홍 등 / 아주대학교 / 2016 / p. 73 – 76
대학물리학 8판 / Raymond A. Serway / 북스힐 / 2017