[일반물리학실험]Mechanical Black Box

소개

2004년 ipho 기출실험
Mechanical "Black Box" 실험보고서
방대하고 정확한 데이터
정확한 수식, 그래프 풍부
만점/과목 A+

목차

[Part A] Product of the mass and the position of the ball (m × l)
1. 실험 목표
2. 실험 원리
3. 실험 결과

[Part B] The mass m of the ball
1. 실험 목표
2. 실험 원리
3. 실험 결과

[Part C] The Spring constants and
1. 실험 목표
2. 실험 원리
3. 실험 결과

오차의 원인 분석

본문내용

[Part A] Product of the mass and the position of the ball (m × l)

1. 실험 목표
을 구할 수 있다. l은 원통의 한가운데에서 공의 중심까지의 거리이다.

2. 실험 원리
MBB를 수평으로 놓을 때 회전하지 않으므로 전체 토크의 합은 0이다.
그런데 중력에 의한 전체 MBB의 토크는 원통의 중간점을 기준으로 하였을 때 으로 나타낼 수 있다.
(g는 중력가속도, 은 원통의 중심부터 질량 중심까지의 거리, M은 공을 제외한 나머지의 질량)
공에 걸리는 토크는 이다.

전체 MBB에 걸리는 토크 = 공에 걸리는 토크 + 마개에 걸리는 토크 + 원통에 걸리는 토크


그런데 원통과 마개의 토크는 공의 토크에 비하면 무시할 수 있을 정도로 작으므로
으로 나타낼 수 있다.
즉, = 이므로


3. 실험 결과
M+m = 140.9g = 0.1409kg
L(BlackBox의 전체 길이) = 40cm = 0.4 m
Center of mass = 17cm = 0.17 m
lcm = 0.0300m
∴

[Part B] The mass m of the ball
1. 실험 목표
질량 m을 구한다.

2. 실험 원리

질량이 인 추를 의 높이에서 떨어뜨린다. 추와 원통의 회전축이 실로 연결되어 있으며 회전축 위에는 MBB를 고정시켜 놓아 회전축이 회전할 때 MBB도 함께 회전하도록 한다.
MBB가 느리게 회전할 때는 공이 정지마찰력에 의해 정지한다. 즉 공과 중심축과의 거리는 이 된다. MBB가 빠르게 회전할 때에는 공이 마개에 붙어있다. 즉 공과 중심축과의 거리는 이다. 이렇게 두 가지 경우의 운동을 나누어 생각해보자.

① 느리게 운동할 때

ball이 static equilibrium()이고, wieht의 속도가 v일 때,
운동에너지의 변화량은 다음과 같다.

참고자료

· 없음