[실험보고서] 관성 모멘트 - 원반과 링의 회전운동을 통하여 각각의 관성 모멘트를 측정하고 이론적인 값과 비교한다

목차

1. 실험 목적
2. 이론 요약
3. 방법 요약
4. 측정 및 분석
5. 검토

본문내용

르래의 방향을 일직선이 되도록 만든다.
5) 추가 낙하 하는 운동에서 I-CA system을 이용하여 (제1장 자유낙하 실험 매뉴얼 참고) 추의 가속도를 구한다.
6) 위의 과정을 4 회 더 반복해 추의 가속도를 구한 후, 평균값으로 축과 도르래의 관성 모멘트 을 구한다.
(2) 원반의 관성 모멘트 - 1
<중심축 주위의 회전>
1) 측정할 원반의 반지름과 질량을 재어 데이터를 기록하고 회전축에 장착한다.
2) 원반이 회전할 수 있는 추를 달고 원반을 회전시켜 추를 끌어 올린다.
3) 추를 낙하시켜 I-CA system을 이용해 추의 가속도를 구한다.
4) 4회 더 측정하여 평균값을 구하고 앞서 측정한 추의 질량, 도르래의 반경을 식 에 대입하여 관성 모멘트를 구한다. 이 값에서 앞서 구한 을 빼면 원반의 관성 모멘트를 얻을 수 있다.
그림 4 원반의 중심축 회전할 때 관성 모멘트
(3) 원반의 관성 모멘트 - 2
<직경 주위의 회전>
그림 5 직경 중심으로 회전할 때의 관성 모멘트
1) 이제 원반을 그림 5 와 같이 직경방향으로 회전할 수 있게 장착하고 앞의 1) - 4)의 과정을 반복하여 관성 모멘트를 구한다.
2) 기하학적인 모양으로부터 계산되어진 관성 모멘트와 실험에 얻어진 관성 모멘트를 비교한다.
(4) 링의 관성 모멘트
그림 6 링의 관성 모멘트
1) 측정할 링의 내경, 외경, 반지름을 측정하여 기록한다.
2) 그림 6 와 같이 링 시료를 원반 위 홈에 올려놓고 앞서 측정한 것과 마찬가지로 가속도를 구하여 관성 모멘트를 측정한다.
3) 측정되어진 관성 모멘트에서 원반과 축의 관성 모멘트를 빼면 링의 관성 모멘트를 구할 수 있다.
4) 기하학적인 모양으로부터 계산되어진 관성 모멘트와 비교한다.
4. 측정 및 분석
(1) 축과 도르래의 관성 모멘트
표적구와 추의 질량 : 0.04 kg
3단 도르래의 2단 반지름 :횟수
가속도 ()
평균가속도
1
2.06
8.82
2
9.28
3
10.80
4
11.64
5
10.31
0.02 m
축과 도르래의 관성 모멘트 :
(2) 원반의 관성 모멘트 - 1
<중심축 주위의 회전>
원반의 질량 : 1.41 kg
원반의 반경 : 0.11 m
표적구와 추의 질량 :횟수
가속도 ()
평균가속도
1
0.04
0.11
2
0.08
3
0.15
4
0.15
5
0.16
0.16 kg
총 관성 모멘트 :
원반의 관성 모멘트 :
기하학적 관성 모멘트 :
오차율 :
(3) 원반의 관성 모멘트 - 2
<직경 주위의 회전>
원반의 질량 : 1.41 kg
원반의 반경 : 0.11 m
표적구와 추의 질량 : 0.16 kg
3단 도르래의 2단 반지름 : 0.02 m
횟수
가속도 ()
평균가속도
1
0.17
0.2
2
0.21
3
0.22
총 관성 모멘트 :
원반의 관성 모멘트 :
기하학적 관성 모멘트 :
오차율 :
(4) 링의 관성 모멘트
링의 질량 : 1.39 kg
내경 : 0.05 m
외경 : 0.06 m
표적구와 추의 질량 : 0.16 kg
3단 도르래의 2단 반지름 : 0.02 m
횟수
시간
가속도
평균가속도
1
4
0.08
0.07
2
5
0.06
3
4.5
0.07
총 관성 모멘트 :
링의 관성 모멘트 :
기하학적 관성 모멘트 :
오차율 : 65.57
5. 검토
· 추와 추걸이가 낙하하는 중 계속 회전을 하였기에 피사체의 색깔을 제대로 인지하지 못했기 때문에 오차가 발생했을 가능성이 있다.
· 좌표계를 설정할 때 카메라가 좌표계를 정확하게 인지하지 못해서 오차가 발생했을 가능성이 있다.
· 모든 실험 과정이 사람의 손에 의해 수행되었으므로 data 값과 관련하여 오차가 발생했을 가능성이 있다.

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실험,   관성 모멘트,   관성,   회전운동