관성모멘트와 각운동량 보존 (연세대학교 공학물리,일반물리)

목차

1.실험결과
1) 축 자체의 관성모멘트 측정
2) 원반(vertical)
3) 링(horizontal)

2.각운동량 보존

3.결과 분석

4.토의 및 건의사항

5.참고문헌

본문내용

실험1. 축 자체의 관성모멘트 측정
-3단 도르래의 직경 측정
버니어 캘리퍼스를 이용하여 직경을 측정한 결과 56.2mm, 41.15mm, 21.25mm가 나왔다. 실험에서는 직경 56.2mm부분에 실을 감아 진행했다. (r=2.81cm)
-g=9.8()으로 계산하였다.

결과분석
-실험1
본 실험에서 축 위에 원반과 링을 놓고 회전시키며 실험을 진행하기 때문에 첫 번째 실험으로는, 축 자체의 관성모멘트를 측정하였다. 3단 도르래의 반경에 따라 관성모멘트는 다른 값을 가지는데, 이번 실험에서는 모든 실험에서 반경이 가장 긴 부분(r=2.81cm)에 실을 감아 실험을 진행하였다. 질량 추는 2g 혹은 5g을 이용하라고 했으나 준비된 추 중 가장 작은 질량이 5g인 관계로 5g(저울로 측정 결과 5.2g)추와 10g추를 이용하여 각각 2회씩 총 4번의 실험을 진행하였다.(추걸이 자체의 무게가 5g이므로 실제로는 10.2g과 15.0g이 되었다.) 4번의 실험을 통한 v-t 그래프에서 Linear Fit로부터 그래프의 최적곡선의 기울기를 얻었다. 이를 이용하여 다음 식을 통해 관성모멘트를 계산하고 평균치를 내었을 때, 567.42g·의 값이 나왔다. 모든 실험에서 축의 관성모멘트가 항상 포함되기 때문에 이후에 진행되는 실험에서 이 값을 빼주어야 한다.
식을 통해 반경이 더 작은 부분으로 측정했다면 관성모멘트 값은 더 작게 나왔을 것임을 알 수 있다. 물체의 관성모멘트는 질량과 질량의 공간적 분포에 의존한다.

-실험2
실험2에서는 관성모멘트를 측정할 물체를 바꾸어가며 v-t그래프를 통해 a의 값을 구하고, 식을 이용하여 구한 관성모멘트 측정값과, 이론적인 관성모멘트 값을 비교하였다. 축 위에 물체를 올려 실험을 하기 때문에 관성모멘트를 계산한 후 실험1에서 구한 축 자체의 관성모멘트를 빼줌으로써 물체의 관성모멘트를 계산할 수 있었다. 원반을 이용한 실험 2-1과 2-2에서에 비해 링을 사용한 실험 2-3에서 오차가 크게 발생하였다. 그 원인은 실험 장치를 구성하는 데에서 가장 크게 발생

참고 자료

Young and Freedman, University Physics, Pearson
http://phylab.yonsei.ac.kr/