[물실(물리 실험)] 09.각운동량 보존 : 전하는 물체와 회전하지 않는 물체의 충돌, 회전하는 물체의 관성모멘트의 변화 등의 현상을 실험을 통해 관찰함으로써 각운동량 보존법칙과 회전운동에너지의 개념을 이해

소개글

[물실(물리 실험)] 09.각운동량 보존 : 전하는 물체와 회전하지 않는 물체의 충돌, 회전하는 물체의 관성모멘트의 변화 등의 현상을 실험을 통해 관찰함으로써 각운동량 보존법칙과 회전운동에너지의 개념을 이해에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험제목

2. 실험목적

3. 이론

4. 실험방법

5. 실험결과

6. 분석 및 토의

7. 참고문헌

본문내용

65
0.0095
0.0145
0.0095
0.0145
횟수
1
0.083
0.130
15.14
9.67
0.144
0.140
2.78
1.089
0.678
0.713
4.91
2
0.081
0.132
14.96
9.52
0.142
0.138
2.82
1.063
0.657
0.696
5.60
3
0.084
0.134
14.96
9.38
0.142
0.136
4.23
1.063
0.638
0.696
8.30
6. 분석 및 토의
각운동량 보존법칙이란 어느 물체계에 작용하는 외부 돌림힘의 합이 0이라면 계의 각운동량은 항상 일정하게 보존된다는 법칙이다. 이번 실험에서는 축 위에서 사각질량과 디스크+링을 회전시켜 회전에 의한 관성 모멘트를 측정하여 각운동량이 보존되는지 여부를 확인하는 실험이었다.
실험과정은 매우 쉽고 간단했지만 각운동량과 회전운동에너지를 구하는 식에 각 값을 대입하여 계산하는 과정은 매우 복잡했다. 특히 두 번째 실험에서 단위를 맞추지 않아서 오차율이 90% 이상이 나와서 많은 시간을 소비하였다.
첫 번째 실험은 사각질량의 회전시 반지름을 0.2m에서 0.1m로 변화시켰을 때 각운동량과 회전운동에너지가 보존되는지 여부를 알아보는 실험이었다. 조교님께서 제시한 오차범위는 10~30%로 각운동량과 회전운동에너지의 오차율은 전체적으로 이 오차 범위 내에 분포하였으나 세 번째 측정시 회전운동에너지의 오차율이 31.19%로 매우 컸으며 오차 범위에서도 약간 벗어나는 모습을 보였다. 두 번째 실험은 처음에는 계산을 잘못하여 100%에 육박하는 큰 오차값이 나왔으나 제대로 계산한 결과 오히려 10%이내라는 좋은 결과값이 나왔다.
대체로 각운동량보다는 회전운동에너지의 오차가 더 크게 나왔는데, 이는 이론과는 달리 실제 실험에서 회전운동에너지는 보존되지 않기 때문이다. 회전시 실험기구 간의 마찰뿐 아니라 공기의 저항, 디스크에 링을 떨어뜨릴 때 발생하는 마찰 등에 의하여 회전운동에너지는 열 등으로 전환되어 보존되지 않는다. 게다가 첫 번째 실험에서 실을 당길 때 실을 당기면서 실을 통해 손에서 에너지가 전달되었으므로 이 역시 에너지가 보존되지 않게 한다.
이러한 이유로, 실험시 시간을 측정할 때 바로바로 시간을 측정해야지 각 측정시점의 시간차가 크면 마찰에 의해 회전운동에너지가 손실되어 회전속도가 감소하기 때문에 오차가 커진다.
7. 참고문헌
-형설출판사, 일반물리학. 이영재 외 9인 공저. 2007년(재판)

키워드

실험,   각운동량 보존 ,   운동량,   각운동량 보존,   각운동량 보존 실험 ,   각운동량,   실험결과,   사각질량