강체의 공간운동

소개글

강체의 공간운동

목차

1. 실험 목적
2. 이론적 배경
3. 실험 과정
4. 실험 결과 및 분석
5. 오차 및 오차 원인 분석

본문내용

1. 실험 목적
사면과 원주궤도를 따라서 굴리는 과정에서 구의 회전운동에너지를 포함하는 역학적 에너
지의 보존을 살펴본다.

2. 이론적 배경
① 강체
- 외력을 가해도 모양과 크기가 변하지 않으며, 구성 입자 간의 상대적인 거리가 일정
한 물체를 말한다.
② 강체의 공간적 운동
- 물체의 운동을 기술할 때에는 그 크기를 무시할 수 없을 경우에는 병진운동과 회전운
동을 동시에 고려해야 한다. 우선 강체의 공간적 운동은 다음과 같이 세분화할 수 있
다.
- 병진운동 : 질점계의 모든 질점이 똑같은 변위, 즉 평행 이동하는 운동으로 물체의
질량이 질량 중심에 모여 있다고 가정할 경우, 그 질량 중심의 운동을 말
한다. 물체의 운동을 병진운동으로만 기술할 경우에는 물체의 크기를 무시
하여 하나의 질점으로 생각한다.
- 회전운동 : 회전운동은 질량 중심의 운동 외에 질량 중심에 대한 상대적인 운동을 말
한다. 이 운동은 주로 질량 중심에 대한 회전으로 나타난다.
③ 회전운동의 요소
- 각속도 : 각속도는 회전운동에서 회전 중심에 대한 각 변위의 시간당 변화량을 말하
며, 다음과 같이 표현한다.

- 관성모멘트 : 어떤 축의 둘레를 회전하고 있는 물체는 그 축의 둘레에서 회전을 지속
하려고 하는데, 그 관성의 크기를 나타내는 것으로 병진운동에서 물체의
질량에 해당하는 물리량이다.
- 회전 중심축에서 물체까지의 거리의 제곱과 물체의 질량의 곱으로 표현할 수 있다.
< 구의 관성모멘트 >
속이 꽉 찬 고체 구를 얇게 자른다고 하면, 두께를 dx 로 놓을 때 채 썰린 미세원판의
반지름은 이다. 한편, 구의 질량이 M이므로 원판의 미세 질량

이며, 원판의 관성모멘트 이다. 이를 통해 dI의 적분값, 즉 총 관
성 모멘트 I는 다음과 같이 계산된다.

참고 자료

- http://www-ph.postech.ac.kr/Edulab/
(일반물리실험 홈페이지에서 강체의 공간운동 안내 자료)
- Fundamentals of physics, Haliiday, Resinick, Walker, 8th