고체 시료의 관성모멘트를 측정하여 본다.

소개

고체 시료의 관성모멘트를 측정하여 본다. 물리학실험 결과보고서

목차

없음

본문내용

실험명
관성모멘트

실험 목표
고체 시료의 관성모멘트를 측정하여 본다.
준비물
관성모멘트 측정장치, 도르래, 고체 시료(고체 실린더, 속이 빈 실린더, 둥근 막대, 네모난 막대), 수평계, 버니어캘리퍼스, 추, 자, 줄, 스톱워치

성모멘트는 회전축을 중심으로 회전하는 물체가 계속해서 회전을 지속하려고 하는 성질의 크기를 나타낸 것이다. 외부에서 힘이 작용하지 않는다면 관성모멘트가 클수록 각속도가 작아지게 된다.
관성모멘트 으로 나타낸다. 선운동일 때 질량을 이라고 하면 관성모멘트 으로 나타낼 수 있다.
회전운동에서는 우선 각속도를 생각하여야 한다. 아래 그림을 보자.

-  그림 1 -
각속도는 동일 시간동안 각의 변화량이며, 로 나타낼 수 있다. 속도는 동일 시간동안 거리의 변화량이며 로 나타낼 수 있다.
회전운동에서 회전운동에너지를 구하면, 먼저 운동에너지는 으로 나타낼 수 있다. 여기서 질량대신에 관성모멘트를 사용하고 속도 대신에 각속도를 대입하여 본다.
으로 나타낼 수 있다.
실험에서는 추를 이용하여 총 역학에너지를 구하여 관성모멘트를 측정한다. 추의 위치에너지가 총 역학에너지와 같다는 것을 이용한다. 추의 위치에너지는 추의 운동에너지와 추의 회전운동에너지의 합으로 나타낼 수 있다. 질량 m인 추가 정지 상태로부터 시간 t동안에 h만큼 떨어지면서 원판을 회전시키면 에너지보존법칙에 의해

이 된다. 여기서 는 추가 h만큼 내려왔을 때의 속도로서 추는 등가속도운동을 하므로 , 이다. 두식을 정리하면 가 된다.
이것을 관성모멘트 에 관한 식으로 고치면

참고자료

· 기본물리학