각운동량보존

목차

1. 실험목적
2. 실험원리
3. 기구 및 장치
4. 실험방법
5. 실험결과 및 고찰
6. 참고문헌

본문내용

자전거바퀴를 돌리면 각운동량을 갖게 된다. 자전거 바퀴의 방향을 변화시키면 각운동량의 변화에 따른 회전력이 발생한다. 그 결과 자전거바퀴를 들고 있는 손에 힘을 느끼게 되며 이때의 회전력은 변화된 각운동량을 상쇄시키는 방향으로 작용한다. 돌고 있는 자전거 바퀴를 두 손으로 들고 회전축의 방향을 변화시킬 때 경험하는 힘을 통해 각운동량에 대한 특성을 실감해보고 각운동량의 보존과 세차운동의 원리를 알아본다.

<중 략>

각운동량이란 회전운동하는 물체의 운동량을 가리킨다. 물체의 운동량과 물체와 회전축 사이의 거리를 곱한 값으로 표현하는 벡터량이다. 각운동량의 방향은 각속도의 방향과 같으므로 오른손으로 회전방향을 감아쥘 때 엄지손가락이 가리키는 방향이다. 각운동량은 알짜외부 돌림힘이 0일 때, 즉 계가 고립되어있으면 계의 전체각운동량의 크기와 방향은 보존된다.

<중 략>

다음 그림과 같은 경우 역시 각운동량보존으로 설명할 수 있는데, 그림과 같이 회전하고 있는 자전거바퀴의 축을 기울이면 분해된 각운동량에 의해 형성된 y축방향의 각운동량을 상쇄시키기 위해 몸 전체가 회전하는 것을 경험할 수 있다.

<중 략>

첫 번째, 각운동량 보존 실험입니다.① 실험조원 1이 회전판위에 올라서면 실험조원 2는 바퀴를 회전시킨 후 쥐어줍니다. ② 실험조원2는 바퀴의 회전축을 좌우롤 기울여도 보고 180도 뒤집어도 보면서 몸이 어떻게 회전하는지 파악합니다.③ 다른 실험조원들은 바퀴의 회전방향에 따른 각운동량벡터의 변화량에 따라 실험조원 2 가 어떻게 운동하는지 파악합니다.두 번째, 세차 운동 실험입니다.④ 바퀴손잡이에 연결된 줄을 손에 쥔 채로 바퀴를 강하게 회전시킨다.⑤ 자전거바퀴를 늘어뜨리면 수평하게 늘어지지 않고 줄 끝을 회전축으로 세차운동을 한다.⑥ 회전축으로부터 무게중심까지의 변위벡터와 중력벡터를 그린 후 돌림힘의 방향을 파악해봅니다.

<중 략>

바퀴를 몸 안쪽으로 굴렸을 때 바퀴를 오른쪽으로 기울이면 몸이 왼쪽으로, 왼쪽으로 기울이면 몸이 오른쪽으로 회전한다.

참고 자료

대학물리학, 교재편찬 위원회, 북스힐 (p262~273)
일반물리학실험, 김용민 외, 북스힐
https://www.youtube.com/watch?v=nnEHKCvLVEU