부산대학교 일반물리 실험 A+ 자료 ( 회전 운동과 관성 모멘트 )

목차

1. 실험목적
2. 실험원리
3. 실험기구 및 재료
4. 실험방법
5. 측정값
6. 실험결과
7. 결과에 대한 논의
8. 결론
9. 참고문헌 및 출처

본문내용

1. 실험목적
회전축에 대한 물체의 관성모멘트의 정의를 이해하고 실험적으로 측정하여 이론적인 값과 비교한다.

2. 실험원리
관성 모멘트
강체에서는 계에 속하는 입자는 항상 상호간 같은 상대적인 위치를 위치하게 된다. 회전 연마기라든가 증기 기관의 축차가 흔히 보는 그런 예가 된다.
특정의 관성틀에서 고정된 축 주위로, 각속도 w를 가지고 회전하는 강체를 이제 상상해 보기로 하자. 그러한 회전체 내부에 있는 각각의 입자는 얼마간의 운동 에너지를 소유한다. 회전축에서 각각 거리 r에 있는, 질량이 m인 입자는 이 축 주의에 각속도 w를 가지고 반지름이 r인 원주 상을 운동하게 된다. 그러므로 선속력 v=wr을 갖는다. 따라서 그 입자가 가지는 운동 에너지는 mv2= mr2w2이 된다. 강체의 총 운동 에너지는 강체의 구성 입자의 운동 에너지를 모두 합한 합한 양이 된다.
여기에서 가정된 사실이지만, 물체가 강체인 경우, w가 모든 입자에 대해 공통이다. 상이한 입자는 상이한 반지름 r을 가질 수 있다.
물체의 관성 모멘트란, 그 주위로 물체가 회전하고 있는 특정한 회전축의 함수가 되기도 하지만, 아울러 물체의 형상 및 물체의 질량의 분포 상황의 함수도 되는 것이다. 관성 모멘트는 ML2이라는 디멘션을 갖는다. 그러므로 국제 (SI) 단위로는 kg․m2이 된다. I를 계산할 때 유의할 점은 위 식의 ri가 회전축으로부터 대응되는 입자까지의 수직 거리라는 사실이다. 즉, 좌표계의 원점으로부터 그 입자까지 뻗은 지름 거리가 아니라는 사실이다.

참고 자료

일반물리학실험 개정3판 부산대학교 물리학교재편찬위원회 청문각 2014년