[일반 물리학 및 실험] 관성모멘트와 각운동량 보존

소개글

연세대학교 일반물리학 및 실험
A+받은 보고서입니다.

목차

실험 결과
A. 관성모멘트 측정
B. 각운동량 보존
C. 이론 값과의 오차
결과 분석
토의 및 건의사항

본문내용

6) 결과분석
이번 실험은 관성모멘트와 각운동량 보존에 관한 두 가지 실험으로 이루어졌다. 먼저 디스크와 링의 회전 실험을 통해 관성모멘트를 계산하고, 이론적으로 계산한 값과 비교해보는 것과 회전하는 디스크 위에 링을 놓거나, 링과 디스크가 함께 회전하는 중에 링을 들어올려 각운동량이 실제로도 보존되는지를 살펴보았다.
데이터 스튜디오 프로그램에서 스마트풀리의 Measurement Tab에서 Velocity(m/s)를, Constant Tab에서는 Spoke Arc length; 0.015m를 설정했다. 이론값 도출 식에서 접선의 가속도만 구하면 되기 때문에 Pulley가 회전 할 때 Pulley 접선의 속도를 알면 되었다. 원주가 15cm인 Pulley가 10개의 바퀴살로 이루어져있어서 바퀴살 사이의 호의 길이인 0.15/10 = 0.015m라는 값을 입력한 것이다. 스마트풀리는 이 값을 한 pulse로 인식하여 속도-시간 그래프를 도출한다. 가장 먼저, 스텝풀리의 축의 관성모멘트를 구하고, 스텝풀리 위에 디스크를 고정하여 회전시켜서 관성모멘트를 구한 뒤 축의 관성모멘트를 빼서 디스크만의 관성모멘트를 얻었다. 같은 방법으로 링을 디스크 위에 올리고 회전시켜서 전체의 관성모멘트를 구하고 디스크와 축의 관성모멘트를 빼주어 링만의 관성모멘트를 구했다. 회전하는 전체의 질량이 클수록 더 큰 질량의 추를 사용했고, 보다 정확한 데이터를 얻기 위해 시간을 길게 하려고 책상 아래 바닥까지 추가 내려가게 설치하였다. 이 때, 가장 신경 써야 할 것은 장치의 옆, 위에서 보았을 때 실이 걸린 스텝풀리의 접선과 스마트풀리가 일직선으로 걸리도록 수평을 맞추는 것이었다. 그래야 이론식의 도출에서 τ =Fr가 성립되기 때문이다.

참고 자료

http://www.korexmall.co.kr/service/golf/3golf_moment.html
http://physlab.snu.ac.kr/newphyslab/lab/moment.htm
기초물리학, 편저 박홍이, 청범출판사
대학물리학, 물리교재 편찬위원회 역, 청문각