물리학실험 예비결과레포트 관성모멘트 측정

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목차

1. 실험목표
2. 이론 및 원리
3. 실험기구
4. 실험방법
5. 실험결과
6. 실험분석, 토의
7. 참고문헌

본문내용

1. 실험목표

에너지 보존법칙을 이용하여 회전하는 두 물체의 관성모멘트를 측정한다.

2. 이론 및 원리

1) 관성모멘트

고립된 강체의 회전운동 상태는 그대로 유지된다. 강체의 회전운동 상태를 변화시키는 요인을 돌림 힘이라고 부르며, 같은 돌림 힘에 대해서도 물체에 따라서 회전운동 상태가 변화하는 정도는 다르다. 물체의 회전운동 상태는 각속도 ω 로, 회전운동 상태에 변화가 일어나는 정도는 각가속도 α로 정량화되며, 물체의 각가속도와 물체에 가해진 총돌림 힘 τ사이에는
즉, 정비례 관계가 성립하는데 이 비례상수 I를 물체의 관성 모멘트라고 한다.

어떤 물체가 질량은 있으나 크기가 없거나 매우 작은 경우 그 물체를 질점으로 취급할 수 있다. 우리 주위에 있는 실제의 물체들은 모양과 크기를 갖기 때문에 모양, 크기, 질량의 분포에 따라 회전 운동이 달라질 것이다. 관성모멘트는 이와 같이 크기가 있는 물체의 회전 운동을 기술하는 데 필요한 물리량이다. 직선 운동하는 물체의 경우, 질량이 관성(운동 상태를 유지하려는 성질)의 역할을 하는 것처럼, 회전 운동하는 물체의 경우, 관성모멘트가 관성의 역할을 한다. 즉, 물체의 관성모멘트는 회전 운동의 변화에 대한 관성이다. 예를 들어 질량이 인 질점의 한 입자가 회전축으로부터 거리 만큼 떨어진 위치에서 의 속도로 회전하는 경우, 그 때의 운동 에너지는 다음과 같다.
이때 입자의 각속도가 라면, 운동 에너지는 다음과 같다. 개의 질점으로 구성된 강체가 회전축 주위를 각속도 로 회전하는 경우, 개 질점의 총 운동 에너지 는 다음과 같다. 이 강체의 모든 질점은 동일한 각속도로 운동하므로, 임을 이용하면 다음과 같고 이 식은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

참고 자료

건국대학교 물리학과, 나노과학기술전공, <일반물리학실험>, 북스힐, 2017, p115-120
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