단진자운동관성모멘트 측정 (1)

단진자 운동을 이용한 질량관성모멘트 측정

1. 실험에 대한 개요 및 실험 목적

회전 역학계의 축, 막대, 질점 등의 회전에 의한 관성모멘트 측정실험을 통하여 물체의 질량 관성모멘트의 개념을 이해하고, 이론값과 실험값을 비교하는데 실험목적이 있다.

2. 예습 부문

[기본이론]
O
- 줄 일 때 - 굵은막대 일 때
∑M? 〓 I? (Newton`s 2nd Law) lG : 점O로부터 질량중심 G까지의 거리
-mglGsin? 〓 I?
∴ I?″ +mglGsin? 〓 0 l₁:질량 m₁의 질량중심까지의 거리
?0 , sin? l₂:질량 m₂의 질량중심까지의 거리
I?″ +mglG? 〓 0 (?″+wn²?〓0)
∴ wn² 〓 mglG / I?
wn 〓 √mglG / I? , wn 〓2πf
∴ f 〓 √mglG / I? / 2π
∴ I? 〓 mglG / (2πf)²
(측정 - m(저울), l(자), f(타이머))

3. 실험

(단위:Kg) (단위:m)
m₁
0.46
m₂
0…(생략)

4. 이론(자필)

5. 실험 장치

6. 실험방법

1) 실험장치를 준비한다.

2) 질량관성모멘트 값 계산을 위해 필요한 측정값들을 측정한다.

3) 단진자 운동 실험 기구를 설치한다. (쇠구슬을 쇠막대에 고정, 지지대에 쇠막대를 올림)

4) 쇠막대의 왕복운동을 위해 각도를 0도에 가깝게 하여 왕복운동을 시킨다. (3회)

5) 왕복운동이 진행되는 동안 스톱워치로 시간을 측정한다.

6) 측정값을 질량관성모멘트 값을 구하기 위한 식에 대입하여 계산한다.

7) 이론값과 측정값을 비교한 후 상대오차를 구한다.

7. 실험 결과

① 봉의 질량관성모멘트

② 구의 질량관성모멘트

③ 겹치는 막대의 질량관성모멘트

8. 토론