실험9 관성모멘트 및 각운동량 보존

목차

1. 실험 제목

2. 실험 목적

3. 원리

4. 기구 및 장치

5. 실험방법
A. 관성모멘트 측정
B. 사각질량의 각운동량 보존
C. 디스크와 링의 각운동량 보존

6. 실험결과
A. 관성모멘트 I 측정
B. 사각질량의 각운동량 보존* Photogate로 측정된 시간 t

7. 분석 및 토의

본문내용

4. 기구 및 장치
회전운동장치, 회전막대, 디스크, 링, 추걸이, 추, 포토게이트(photogate)

5. 실험방법
A. 관성모멘트 측정
(1) Fig. 1 과 같이 실험 장치를 꾸미고 장치의 수평을 맞춘다.
(2) 사각질량의 질량중심이 회전막대의 위치에 고정시킨다.
(3) 회전축에 실을 감고 100`g 의 추를 추걸이에 매달아 기준위치에서 낙하시키면서 초시계를 사용하여 높이 h 를 떨어지는 동안의 시간 t 를 측정한다.
(4) 추가 높이 h 를 떨어지는 동안의 시간 t 를 측정하면 가속도 a 를 구할 수 있다.
(5) (2)(3) 의 과정을 3회 반복하여 측정한 다음 평균값을 기록한다.
(6) 식 (12)를 통해 위에서 구한 가속도 a 를 이용하여 관성모멘트 I 를 계산한다.
(7) 사각질량의 질량중심이 회전막대의 20cm 위치에 고정시키고 위 실험을 반복하여 관성모멘트 I를 구한다.

B. 사각질량의 각운동량 보존
(1) Fig. 2 와 같이 사각질량에 실을 연결하여 회전막대에 끼워넣는다.
(2) Fig. 2 와 같이 사각질량이 회전막대 위에서 움직일 때, 사각질량의 질량중심이 회전축에서부터의 최대 거리가 20cm, 최소 거리가 10cm가 되도록 stop 나사를 사각질량 양쪽에 고정시킨다.
(3) 사각질량에 연결된 실을 Fig. 2 와 같이 회전축의 중심에 통과시킨다.
(4) 사각질량이 stop 나사 사이를 자유롭게 움직이는지 확인한다.
(5) 회전축을 잡고 회전막대를 회전시킨다.
(6) 사각질량의 질량중심이 20cm 의 위치에 있고 회전속도가 안정되면 회전주기 T 를 측정한다.
(7) 회전축을 지나는 사각질량과 연결된 실을 잡아당겨 사각질량의 질량중심이 10cm 에 위치하도록 한 후 회전주기 T 를 측정한다.
(8) 위의 실험을 3회 반복한다.

참고 자료

<일반물리학> 신규승 외 10명 - 형설출판사
<일반물리학 실험> 임헌화 외 10명 - 형설출판사