[부산대학교 일물실1 A+]일반물리학실험1 회전운동과 관성모멘트 결과보고서

목차

1. 실험 목적
2. 실험 원리
3. 실험 기구 및 재료
4. 실험 방법
5. 측정값
6. 실험 결과
7. 결과에 대한 논의
8. 결론
9. 참고문헌 및 출처

본문내용

1. 실험 목적
- 회전축에 대한 물체의 관성모멘트가 어떻게 정의되는지 알아본다.참조1
- 관성모멘트를 실험으로 측정하고 이론적인 값과 비교한다.참조1

2. 실험 원리
(1) 회전축이 질량 중심축과 같은 경우

어떤 물체의 질량 중심을 지나는 회전축에 대한 회전을 생각할 때, 그 물체의 각운동량은 다음과 같이 주어진다.

여기서 은 회전축으로부터 질량소 까지의 거리이며, 적분은 주어진 물체의 전체 부피에 대한 적분이다. 따라서 질량 중심을 지나는 회전축에 대한 물체의 관성 모멘트 는 다음과 같이 정의된다.

그림 1. 원반과 고리

그림 1에서 (a)의 원반의 축에 대한 관성 모멘트는 아래와 같다.

여기서 은 원반의 질량이며, 은 원반의 반지름이다. 그리고 축에 대한 관성 모멘트는 아래와 같다.

그림 1에서 (b)의 고리의 축에 대한 관성 모멘트는 다음과 같다.

여기서 은 고리의 내경이며, 는 고리의 외경이고 은 고리의 질량이다.

(2) 회전축이 질량 중심축과 다를 경우
회전축이 질량 중심축과 같지 않을 때 회전축에 대한 물체의 모멘트는 다음과 같다.

여기서 은 질량 중심축에 대한 물체의 관성 모멘트, d는 회전축과 질량 중심축 사이의 거리이고 M은 물체의 질량이다.

(3) 관성 모멘트 측정

주어진 회전체의 관성 모멘트를 측정하기 위한 방법으로 그림 2와 같은 장치를 생각하자. 질량이 인 추(추걸이 포함)에 대한 운동 방정식은 다음과 같다.

참고자료

· 일반물리학실험, 제6판, 물리학교재편찬위원회, 청문각, 2017, p.111 ~ p.115