관성 모멘트 측정 : 일반물리학실험1 결과레포트 [성균관대]

소개글

일반물리학실험1 중 「관성 모멘트 측정」의 결과레포트입니다.
성균관대학교 기준으로 작성된 레포트입니다. 결과 분석을 열심히 했기 때문에 타 학교에서도 충분히 사용하실 수 있을 거라고 생각합니다.
일반물리학실험1 학점은 A+, 해당 레포트는 10점 만점에 15점 받았습니다.

목차

[실험 제목]
[실험 날짜]
[실험결과 및 분석 1 : 실험 분석 과정]
[실험결과 및 분석 2 : 관성모멘트의 이론값]
[실험결과 및 분석 3 : 관성모멘트의 실험값]
[실험결과 및 분석 4 : 관성모멘트의 실험값과 이론값 사이의 오차]
[교재 속 질문에 대한 답]
[토론]

본문내용

(레포트 본문에는 수식이 포함되어 있는 내용입니다.)

실험 분석에서는 에너지 보존 법칙을 이용해 측정한 관성모멘트(실험값)와 관성모멘트 정의에 따라 구한 관성모멘트(이론값)를 비교할 것이다. 비교할 관성모멘트의 측정 대상은 각각 원판, 막대, 질점의 관성모멘트이다.
먼저 이론값 관성모멘트는 다음 과정 일반물리학 실험 / 성균관대학교 물리학과 물리실험위원회 / 북스힐 81p ~ 83p
을 통해 구할 수 있다.
1. 질량이 인 질점의 한 입자가 회전축으로부터 거리 만큼 떨어진 위치에서 의 속력으로 회전한다면, 그 질점 입자의 운동 에너지는 이다. 이 입자의 각속도가 라면, 운동 에너지는 이다.
2. 질점들로 구성된 강체가 회전축 주위를 각속도 로 회전하는 경우, 질점들의 총 운동 에너지는 이다. 이 강체의 모든 질점은 동일한 각속도로 움직이므로, 를 이용하면 이며 이를 로 나타낼 수 있다. 이 식에서 는 물체의 관성모멘트이며 으로 정의된다. 강체 내에 질점이 연속적으로 분포되어 있는 경우, 이는 으로 표현된다.
3. 을 이용하여 다양한 경우의 관성모멘트 값을 구하면 다음과 같다.
(1) 반지름 , 전체 질량 인 원판의 관성모멘트 (회전축은 원판의 중심에 원판과 수직하게 위치) :
(2) 전체 길이 , 전체 질량 인 막대의 관성모멘트 (회전축은 막대의 중심에 막대와 수직하게 위치) :
(3) 회전축과의 거리 , 질량 인 질점의 관성모멘트 :
(4) 반지름 , 전체 질량 인 막대의 관성모멘트 (회전축은 막대의 중심에 막대의 길이 방향으로 위치) :
이렇게 구해진 이론값 관성모멘트는 다음 과정 일반물리학 실험 / 성균관대학교 물리학과 물리실험위원회 / 북스힐 84p ~ 85p
을 통해 구해지는 실험값 관성모멘트, 즉 에너지 보존 법칙을 이용해 구한 관성모멘트와 비교될 것이다.
1. 질량 인 추가 정지 상태로부터 시간 동안 만큼 떨어지면서 원판을 회전시키면 에너지 보존 법칙에 의해 추의 초기 위치에너지는 추의 병진 운동 에너지와 원판의 회전 운동 에너지가 된다.

참고 자료

일반물리학 실험, 성균관대학교 물리학과 물리실험위원회, 북스힐, 2010