[자연과학] 물리학 실험 - 질량관성모멘트 측정

질량관성모멘트 측정 1. 실험 목적 회전 역학계의 축, 막대, 질점 등의 회전에 의한 관성모멘트 측정실험을 통하여 물체의 질량 관성모멘트의 개념을 이해하고, 이론값과 실험값을 비교하는데 실험목적이 있다. 2. 실험관련 이론 줄로 연결되었을 때 쇠막대로 연결 되었을 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. 실험장치 및 방법 단진자 운동 기구(쇠구슬, 막대) 저울 버니어캘리퍼스, 줄자, 휴대폰스탑워치 1) 실험장치를 준비한다. 2) 질량관성모멘트 값 계산을 위해 필요한 측정값들을 측정한다. (쇠막대의 길이, 쇠구슬의 길이, 쇠구슬의 질량 등) 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. ※ 실험 시 가정※ 단진자 운동은 평면운동만 한다. 공기저항은 받지 않는다고 가정한다. 쇠막대와 쇠구슬의 질량분포는 균일하다고 가정한다. 로 가정한다. 고정점 부분에서의 마찰력은 무시한다. 4. 실험결과 구슬질량 : 0.53kg, 막대질량 :0.2…
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