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[자연과학] 일반물리학 실험 - 회전관성 실험

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작성일18-03-08 23:20

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관성모멘트는 회전관성이다.
(2)
⑤ 축에 대해 원반이 회전하도록 원반을 세워 회전판 위에 기우고 ② ~ ④과정을 반복한다. 순서대로 상대오차를 구해보면 다음과 같다. 따라서 이고 이



실험결과/물리





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[자연과학] 일반물리학 실험 - 회전관성 실험



설명

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[자연과학] 일반물리학 실험 - 회전관성 실험
다.
2. 측정값
낙하 거리 : = 0.850 m

회전판
원반(축)
원반(축)
고리
반경(
R
0.0075
0.114
0.114
0.053
0.060
(kg)
0.015
0.205
0.205
0.205
낙하시간 (s)
1
1.64
10.37
7.66
12.48
2
1.67…(skip)
10.41
7.49
12.32
3
1.78
10.11
7.65
12.39
4
1.79
10.36
7.74
12.62
5
1.88
10.39
7.51
12.59
6
1.86
10.20
7.74
12.36
7
1.84
10.26
7.42
12.42
8
1.75
10.11
7.50
12.33
9
1.92
10.08
7.52
12.15
10
1.77
9.82
7.31
12.30
평균
1.79
10.21
7.55
12.40
표준오차
0.0891
0.0589
0.0444
0.299

3. 실험 결과
식 (1)을 이용하여 회전축의 관성모멘트 을 계산하면
= 1.8 (
식 (2)를 이용하여 축회전에 대한 원반의 관성모멘트 를 계산하면

식 (2)를 이용하여 축회전에 대한 원반의 관성모멘트 를 계산하면

식 (3)을 이용하여 고리의 관성모멘트 을 계산하면

이고, 각각 관성 모멘트의 이론값을 구해보면
(
이다. 추와 추걸이의 질량 m, 낙하거리 h, 낙하하는 데 걸린 시간 을 잰다.
② 실이 감긴 회전판의 지름 2r을 버니어캘리퍼로 측정한다.
⑥ 원반이 축에 대해 회전하도록 회전축에 장착한 후 원반 위에 고리를 올린다.
③ 줄이 회전판에 대해 접선방향으로 당겨지도록 도르래의 방향을 조절하고 낙하거리 추와 추걸이의 질량 , 낙하하는 데 걸린 시간 을 잰다. 이론상 이는 축 회전 원반의 관성 모멘트값의 절반인데, 실험에서도 확인할 수 있는 바였다.
= 0.81
= 0.82
= 0.78

4. 결과에 대한 논의
관성 모멘트 에서 미루어 보았을 때 같은 원반의 축과 축 회전을 비교하는 경우(무게중심이 회전축일 때) 중심에 더 많은 질량이 모여있는 축 회전 원반이 더 작은 관성 모멘트값을 가짐을 짐작할 수 있다.
④ 평균과 표준오차를 구하고 다음 식을 이용해 원반의 관성모멘트 를 계산한다. 또한 축회전 원반보다 축회전 원반이 돌리기 쉽다는 것으로부터 회전관성은 물체의 배치에도 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다.
④ 반복해서 추를 낙하시키고 낙하하는 데 걸린 시간 을 잰다.
③ 반복해서 추를 낙하시키고 낙하하는 데 걸린 시간 를 계산한다. 따라서 위 실험에서 축회전 원반보다 축회전 원반이, 축회전 원반보다는 고리가 더 돌리기 쉬운 물체임을 알았다.
⑦ 평균과 표준오차를 구하고 다음 식을 이용해 고리의 관성모멘트 을 계산한다
(3)
⑧ 원반의 질량 와 반경 를 측정하고 고리의 질량 과 내경 , 외경 을 각각 측정한다.
(1)
`실험2` 원반과 고리의 관성모멘트
① z축에 대해 원반이 회전하도록 회전판 위에 원반을 올린다. 1. 실험방법
`실험 1` 회전축 자체의 관성모멘트
① 관성모멘트 측정 장치를 설치하고 회전판이 수평이 되도록 A자형 지지대의 조절나사를 조
정한다.
② 낙하하는 데 걸리는 시간을 재기 쉽게 추의 질량을 적당하게 선택한다. 즉 그 값이 클수록 같은 힘에 대해 작은 각가속도를 갖게 된다.
⑨ 측정 결과와 계산값을 비교한다.
⑤ 평균과 표준오차를 구하고 다음 식을 이용하여 회전축의 관성모멘트 를 계산한다.
이 실험에서 원반(축)의 반경은 고리의 내경과 외경의 합과 같고 원반과 고리의 무게는 같다.

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