서울대학교 물리학 실험 1 - A + 보고서 시리즈 - 2 관성 모멘트 측정 (2016 작성, 2017 최신)

소개글

2016년부터 물리학 실험 1을 워드 파일로 제출하게 되었습니다.
이 보고서 시리즈는 한 편당 평균 15시간 이상의 시간이 투자 되었고 압도적인 점수로 A+를 받았던 자료입니다.
족보라고 불리우는 보고서들을 전혀 참고하지 않고, 순수히 논문, 교과서를 기반으로 심도있게 작성하였기 때문에 족보로 인해 대대 손손 전해지는 오개념들에서 벗어나 양질의 보고서를 작성하실 수 있습니다.
또, 다른 족보에서는 찾을 수 없는 새로운 분석도 제시하고 있습니다.
이 자료가 여러분의 보고서 작성과 예비보고서 작성에 도움이 되길 기원합니다.
본 자료에는 각변위를 구하는 MATLAB code가 부록으로 첨부되어 있습니다.

목차

1. 서론
2. 본론
3. 결론

본문내용

1. 실험 목표
일정한 토크를 가해 회전을 시킬 때의 회전운동을 분석하여 강체의 회전관성(관성 모멘트)를 측정한다.
2. 실험 방법
1. 추의 질량, 시료(사각판, 원판, 원환)의 질량과 dimensions, 회전 장치의 길이를 측정한다. 2. I-CA 시스템을 이용해 회전장치를 촬영해 좌표계를 설정한다. 3. 회전장치에 시료를 올리지 않은 채로 추를 이용해 회전시키고 촬영하여 운동을 분석한다. 4. 회전장치에 사각판, 원판, 원환 시료를 각각 올린 후 추를 이용해 회전시키고 촬영하여 운동을 분석한다. 5. 3, 4를 총 3회씩 반복한다.
3. 이론적 배경
1. 강체와 회전관성
강체란 물체 내의 모든 질점간 거리가 변하지 않는 물체, 즉 변형이 없는 이상적인 물체이다. 이는 물체 내 모 든 점에서 deformation rate tensor, Δ 의 모든 entry값이 항상 0인 것으로 표현할 수 있다.
이 보고서에서는 모든 물체가 강체라고 생각하고, 강체의 운동만을 다룰 것이다. 물체 내에 deformation이 생기는 경우(유 체 등) 힘에 의해 병진운동과 회전운동 외의 움직임(유체의 흐름 등)을 고려해야 하므로 전혀 다른 상황이 되기 때문이다.

<중 략>

3. 실험장치에의 적용과 분석
이번 실험에서 사용한 회전 장치는 2개의 고정 도르래가 연결 된 것이라고 볼 수 있다. (작은 도르래의 회전 운 동은 무시한다.) 이 장치에는 추가 연결되어 있는데, 추의 무게로 인해 장치는 회전하고, 추는 연직 하방으로 등가속도 운 동을 하게 된다. 이 운동은 실험 매뉴얼에 어느 정도 자세하게 분석되어 있다. 여기에서는 실험 매뉴얼과 달리 에너지 측 면에서 이 system의 dynamics를 분석해 볼 것이다. 이다. 다음은 매뉴얼에 나와있는 이번 실험에서 사용한 실험장치의 개형도
[그림2: 실험장치 개형도] 왼쪽의 작은 도르래의 운동과 마찰에 의한 에너지 손실은 무시하도록 하자. 추가 떨어진 거리를 h라고 하고 추 의 속도를 라고 하자. 이때 추가 낙하하면서 1. 미끄러짐 없이 풀리는 실에 장력이 걸려야하고, 2. 에너지 보존이 일어 나야 하므로 다음과 같이 생각할 수 있다.

참고 자료

› 물리학 실험1-2 관성모멘트 측정 실험매뉴얼.
› Marion, B. J., Thornton, T. S., “Classical Dynamics of Particles and Systems”, Brooks/Cole, 2007.