[일반물리학실험] 각운동량 보존법칙 예비보고서 입니다. A+ 받았습니다.

소개글

[일반물리학실험] 각운동량 보존법칙 예비보고서 입니다. A+ 받았습니다.

목차

4-2.1 목적
4-2.2 원리
4-2.3 예비점검
4-2.4 실험개요
4-2.5 실험장치
4-2.6 실험과정

본문내용

4-2.1 목적
Objectives
- 각운동량이란?
- 각운동량 보존법칙이란?
- 각운동량 보존 조건은?


4-2.2 원리
Principles
선형운동에서는 (운동량 = 물체의 질량 X 속도)로 정의됨.
물체의 회전운동에서는 이에 대응하는 양으로 각운동량이 도입된다. 원점으로부터 r벡터 위치에 있는 질량 m의 물체가 속도 v로 운동하고 있을 때 각운동량 l은 다음과 같이 r과 운동량 p=mv의 벡터곱으로 정의.

l = r × p = mr × v (2.1)

그림 2.1과 같이 고정된 축에 대해 각속도 로 회전하는 강체의 총 각운동량은 강체를 구성하고 있는 모든 입자의 각운동량을 합한 것이다. 강체내의 입자만의 각운동량은 이 입자가 원운동을 하기 때문에 과 v는 서로 수직을 이루며 의 관계가 성립, 식 (2.1)에 의해 다음과 같이 된다.

l × v (2.2)

이때 총 각운동량 L은 각 입자의 각운동량을 모두 합한 것으로 다음과 같이 된다.

L (2.3)
위 식에서 괄호 내에 포함된 양은 각 입자의 관성모멘트를 다 합친 것으로 주어진 강체의 관성모멘트 와 같다. 결과적으로 고정축을 가지고 회전하는 강체의 총 각운동량은

L (2.4)
가 된다.

총 각운동량이 보존되는 경우
식(1.6)의 운동방정식으로부터 단일 입자의 경우 토크가 영이면 각운동량 또한 영이 되며 따라서 각속도가 일정하다는 것을 알 수 있다. 단일입자가 아닌 여러 입자로 구성된 계에서 총각운동량은 내부의 힘에 의한 토크의 총 기여는 서로 상쇄가 되기 때문에 결과적으로 외부로부터 작용하는 토크만 없으면 보존된다. 이것을 외력이 작용하지 않는 한 선운동량이 보존된다는 운동량 보존법칙에 대응하여 각운동량 보존법칙이라 한다.

참고 자료

없음