8.예비 Report - 관성모멘트 측정

목차

1. 실 험 목 적
2. 실험 원리
3. 실험기구 및 장치
4. 실 험 방 법

본문내용

1. 실 험 목 적

에너지 보존법칙을 이용하여 회전하는 두 물체의 관성모멘트를 측정한다.

2. 실험 원리

(1) 회전운동에너지와 관성 모멘트
고정축을 중심으로 회전하는 강체의 운동에너지는 강체를 구성하는 모든 부분의 운동에너지의 총합이다.

<중략>

따라서, 추와 추걸이의 질량의 합인 과 회전축의 반경 , 그리고 추가 낙하하는 거리인 및 추의 낙하 시간 를 측정하여 관성모멘트 를 구할 수 있다.

3. 실험기구 및 장치

① 관성모멘트 측정장치
② 추걸이 및 추
③ 수준기
④ 초시계
⑤ 줄자
⑥ 버니어 캘리퍼

4. 실 험 방 법

(1) 수준기를 써서 장치의 지지판이 수평이 되도록 지지판의 나사를 돌려 조절하고 물체 과 는 같은 질량()이 되게 하여 회전축에서 같은 거리에 위치하도록 하며 단단히 고정한다. 위의 그림과 같이 물체 과 중심에서 까지의 거리 을 여러 차례 측정하여 평균을 구한다.

(2) 추걸이에 질량 인 추를 달고 줄을 회전축에 고르게 감아서 추가 임의의 기준점에 있도록 한다. 초시계를 누름과 동시에 추를 낙하시켜 낙하거리가 (높이는 각자가 적당히 정함)될 때의 시간을 여러 차례 측정하여 평균을 구한다. 이 때 과 는 일정하게 유지한다.

(3) 회전축의 직경 을 캘리퍼로 여러 차례 측정하여 반경 을 구한다.

(4) 과정 (1), (2), (3)의 측정값으로부터 관성모멘트 을 식 (7)에서 구한다.

(5) 위에서 구한 관성모멘트를 회전축과 수평막대의 관성모멘트 와 수평막다에 고정된 두 물체 (과 )의 관성모멘트 의 합이다. 즉 이다. 따라서, 두 물체의 관성모멘트 은 을 알아야 구할 수 있다. 은 두 물체 과 를 수평막대로부터 떼어낸 후 과정 (2)를 반복해서 을 측정하여 구한다.

(6) 과정 (2), (3)과 (5)의 측정값으로부터 관성모멘트 을 식 (7)에서 구한다.

(7) 과정 (4)의 에서 과정 (6)의 을 빼어, 두 물체의 관성모멘트 을 구한다.

(8) (7)의 결과와 이론값 를 비교해본다.

참고 자료

일반 물리학 실험 / 건국대학교 물리학과 ․ 나노과학기술전공 / 북스힐 / 115p~120p
일반 물리학 / 정경택 / 청문각 2006
건축구조역학 / 안형준, 유병역, 박일민, 김철환 / 제 2판