관성모멘트 측정 예비- 결과 보고서

소개글

관성모멘트 측정 예비- 결과 보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.실험목적
2.이론 및 원리
3.실험장비 및 기구
4.실험방법
5.실험결과
6.결론 및 토의
7.Reference

본문내용

저장한 파일을 불러와 좌표계를 설정한다. 좌표계 설정에서 기준점의 두 위치는 지지봉에 장착되어 있는 두 기준점을 사용한다.
(7)회전축을 호전시켜 회전축에 추가 연결되어 있는 실을 감는다. 실을 감으면 추걸이는 상단의 도르레 방향으로 이동한다. 상단의 도르레에 추걸이가 닿지 않는 범위내에서 회전축에 실을 감는다. 이때 추의 추걸이에는 별도의 추를 장착하지 않도록 한다.
(8)화면캡처를 시작하고 추를 낙하시킨다
(9)캡처된 영상을 저장하고 화면캡처를 종료한다.
(10)분석메뉴를 실행하고 위의 (9)에서 저장한 파일을 불러와 분석을 시작한디.
(11)분석 후 출력되는 추의 궤적그림을 저장한다.
(12)분석파일을 저장한다.
(13)분석결과에서 그래프 그리기를 이용하여 시간-이동거리에 관한 그래프를 그린다. 이때 그래프 형식은 T-Y, 피사체1, 회귀형식은 다항식(2차)을 선택한다.
(14)그래프를 저장하고 추세선의 식을 기록한다. 추세선을 이용하여 가속도를 계산한다.
(15)버니어 캘리퍼스를 이용하여 회전축의 반경을 구하고 저울을 이용하여 추걸이의 질량을 측정한다.
나)원판의 관성모멘트-수평방향회전
(1)그림4와 같이 원판을 수평으로 하여 관성모멘트 실험장치를 설치한다. 설치시 가장 낮은 지점에 있을 때 추가 하단의 도르레에 부딪히지 않도록 한다.
(2)I-CA system을 연결하고 PhysicsView 프로그램을 실행한다. 카메라 정렬 메뉴를 실행하여 그림4의 장치가 이상 없이 화면상에 출력되는지 확인한다.
(3)그림4의 장치로 위의 실험과정 반복하여 좌표계를 설정한다.
(4)회전축을 회전시켜 회전축에 추가 연결되어 있는 실을 감는다. 실을 감으면 추걸이는 상단의 도르레 방향으로 이동한다. 상단의 도르레에 추걸이가 닿지 않는 범위내에서 회전축에 실을 감는다. 이때 추의 추걸이에는 100g 추 1개를 걸어둔다.
(5)그림4의 장치로 위의 실험과정 (가)의 실험과정을 반복하여 가속도의 평균을 구한다.
(6)가속도를 이용하여 관성모멘트를 구한다. 구한 관성모멘트는 회전축의 관성모멘트 값이 포함되어 있으므로 전체 구한 값에서 가에서 구한 관성모멘트 값을 빼주어야 회전판의 관성모멘트 값이 된다.
(7)원판의 질량과 원판의 반지름을 측정한다.
다)원판의 관성모멘트-수직방향회전
(1)그림5와 같이 원판을 수직으로 하여 관성모멘트 실험장치를 설치한다. 설치시 가장 낮은 지점에 있을 때 추가 하단의 도르레에 부딪히지 않도록 하여야 한다.
(2)I-CA system을 연결하고 PhysicsView 프로그램을 실행한다. 카메라 정렬 메뉴를 실행하여 그림5의 장치가 이상없이 화면 상에 출력되는지 확인한다.
(3)그림5의 장치로 좌표계를 설정한다.
(4)회전축을 회전시켜 회전축에 추가 연결되어 있는 실을 감는다. 실을 감으면 추걸이는 상단의 도르레 방향으로 이동한다. 상단의 도르레에 추걸이가 닿지 않는 범위 내에서 회전축에 실을 감는다. 이때 추의 추걸이에는 100g 추 1개를 걸어둔다,
(5)그림5의 장치로 위의 전 실험의 과정을 반복하여 가속도의 평균을 구한다.
(6)가속도를 이용하여 관성모멘트를 구한다. 구한 관성모멘트의 회전축의 관성모멘트값이 포함되어 있으므로 전체 구한 값에서 실험(가)에서 구한 관성모멘트 값을 주어야 회전판의 관성모멘트 값이 된다.
(7)원판의 질량과 원판의 반지름을 측정한다.
라)원환의 관성모멘트
(1)그림6과 같이 수평원판과 원환을 이용하여 관성모멘트 실험장치를 설치한다. 설치시 가장 낮은 지점에 있을 때 추가 하단의 도르레에 부딪히지 않도록 하여야 한다.
(2)I-CA를 연결하고 PhysicsView 프로그램을 실행한다. 카메라 정렬 메뉴를 실행하여 그림5의 장치가 이상 없이 화면상에 출력되는지 확인한다.
(3)그림5의 장치로 좌표계를 설정한다.
(4)회전축을 회전시켜 회전축에 추가 연결되어 있는 실을 감는다. 실을 감으면 추걸이는 상단의 도르레 방향으로 이동한다. 상단의 도르레에 추걸이가 닿지 않는 범위 내에서 회전축에 실을 감는다. 이때 추의 추걸이에는 100g 추 1개를 걸어둔다.
(5)그림5의 장치로 전 실험과정을 반복하여 가속도의 평균을 구한다.
(6)가속도를 이용하여 관성모멘트를 구한다. 구한 관성모멘트는 회전축의 관성모멘트값이 포함되어 있으므로 전체 구한 값에서 실험(가)에서 구한 회전축의 관성모멘트와 과정(나)에서 구한 원판의 관성모멘트 값을 빼주어야 원환의 관성모멘트 값이 된다.
(7)원환의 질량과 원환의 내경, 외경을 측정한다.
5.실험결과
(가) 회전축의 관성 모멘트
추와추걸이의 질량
74.4g
회전축의 반경R
0.545cm
추세선식
-47.253t-30.763t+0.3184
가속도
94.506m/s
관성모멘트
207gcm
(나) 원판의 관성 모멘트
추와 추걸이의 질량
174.4g
회전축의 반경R
12.488cm
원판의 질량
1490g
추세선식
-95.924t-19.214t+0.26
가속도
191.848cm/s
총 관성모멘트
111733gcm
원판의 관성모멘트
이론값
116183gcm
측정값
111526gcm
오차(%)
4%
(다)원판의 관성모멘트-수직방향회전
추와 추걸이의질량
174.4g
회전축의 반경
12.488cm
원판의 질량
1490g
추세선식
-50.871t-40.603t+2.8222
가속도
101.742cm/s
총 관성 모멘트
234936gcm
원판(수직)관성모멘트
이론값
58370gcm
측정값
234729gcm
오차
317%
(라)원환의 관성모멘트
원판의 질량
1490g
원환의 질량
1404.5g
회전축의 반경
6.25cm
추와 추걸이의질량
174.4g
추세선식
-20.786t-2.0355t+0.5822
가속도
41.572cm/s
총 관성 모멘트
153782gcm
원환의관성모멘트
이론값
46787gcm
측정값
42049gcm
오차
10.13%
5.결론 및 토의
일단 오차값이 적당하게 나온 실험 가 나 라부터 분석을 해 보겠다. 일단 원판의 경우는 오차가 4%정도 나온걸로 봐서는 아주 성공적인 실험이었다고 생각한다. 이론값과 실제값의 차이인 4657gcm 는 실험 예측에서 말했듯이 추의 공기저항, 그리고 회전축의 마찰과 도르래의

키워드

관성모멘트,   모멘트,   관성,   회전,   원판,   도르래,   회전 팔