|
1-4. 관성모멘트와 각운동량 보존
Date : 2004. 04. 07
PHY1011-12
0440323
김진영
1. 실험결과
1) 자체(회전센서+도르래)
측정
1회
2회
3회
a(직선가속도)
0.1570
0.1253
0.1506
I(관성모멘트)
731.2
889.5
738.1
질량 m = 0.5 (g), r = 4.8 (cm) (자체)평균 관성모멘트 I = 786.3 (g
|
|
|
있을 때의 각속도이고 은 디스크위에 링을 올려놓았을 때의 각속도이다.
한편 각운동량이 보존되는 경우라도 회전운동에너지는 항상 보존되지는 않는데, 이것은 선운동량이 보존되는 경우라도 탄성 충돌이 아닌 경우에 운동에너지가 보존되
|
|
|
회전방향을 감아쥘 때 엄지손가락이 가리키는 방향이다. 각운동량은 알짜외부 돌림힘이 0일 때, 즉 계가 고립되어있으면 계의 전체각운동량의 크기와 방향은 보존된다.
(1) 자전거바퀴의 각운동량 보존
다음 그림과 같이 회전의자에 앉아 축
|
|
|
량의 질량중심이 회전막대의 위치에 고정시키고 위 실험을 반복하여 관성모멘트 를 구한다.
B. 사각질량의 각운동량 보존
<Figure 2. 사각질량의 각운동량 보존>
(1) Fig. 2 와 같이 사각질량에 실을 연결하여 회전막대에 끼워넣는다.
(2) Fig. 2
|
|
|
회전판 위에 올라선 후 반시계 방향으로 자전거바 퀴를 충분히 돌리고 나서 회전축을 약간 비틀어 본다. 이때 비트는 방향에 따라 몸이 어 느 방향으로 회전하는지 알아보고 각운동량보존의 결과와 비교한다.
그림 6 그림 7
다음 그림과 같이
|
|
|
각운동량이 보존되는가?
실험 데이터를 봤을 때 각운동량이 보존되지 않았는데 그 이유는 각운동량보존법칙은 외부에서 돌림 힘(토크)가 가해 지지 않을 때 성립하는 법칙이다. 그러나 두가지 실험모두 위에서 얘기 했듯이 충격이 가해지기
|
|
|
각운동량의 보존 법칙이라고 부른다. 또, 물체의 관성모멘트가 클수록 회전상태를 변화시키기가 어려워(즉, 더 큰 돌림힘을 필요로 한다.) 일정한 각운동량을 유지하려는 속성(관성)이 큼을 알 수 있다. 이것이 바로 관성모멘트 I 에 \"관성\"이
|
|
|
림과 같이 자전거바퀴를 들고 회전판 위에 올라선 후 반시계방향으로 자전거바퀴 를 충분히 돌리고 나서 회전축을 약간 비틀어 본다. 이때 비트는 방향에 따라 몸이 어느 방향 으로 회전하는지 알아보고 각운동량보존의 결과와 비교한다.
2.
|
|
|
* 관성모멘트
* 각운동량
* 회전운동에너지
* 디스크의 질량
* 디스크의 반지름
* 링의 질량
* 링의 안쪽 반지름
* 링의 바깥쪽 반지름
*이론값
(1) 사각질량의 각운동량 보존
사각질량의 위치가 일 때 관성모멘트 0.00948(kgm)
사각질량의 위
|
|
|
안쪽 반지름
● 이론값
① 사각질량의 각운동량 보존
● 사각질량의 위치가 20cm일 때 관성모멘트 = 15.3
● 사각질량의 위치가 10cm일 때 관성모멘트 = 2.05
횟수
오차(%)
오차(%)
1
0.187
0.143
6.72
8.79
103
18.0
82.5
345
79.2
2580
86.6
2
0.196
0.156
6.41
8.06
98.1
16
|
|
메뉴펼치기
