[자연과학] 일반물리학 실험 - 각운동량 보존

실험제목
각운동량 보존

1. 실험목적

자전거바퀴를 돌리면 각운동량을 갖게 된다. 이 자전거 바퀴의 방향을 변화시키면 각운동량 의 변화에 따른 회전력(torque)이 발생한다. 그 결과 자전거바퀴를 들고 있는 손에 힘을 느끼 게 되며 이때의 회전력은 변화된 각운동량을 상쇄시키는 방향으로 작용한다. 본 실험에서는 돌 고 있는 자전거 바퀴를 두 손으로 들고 회전축의 방향을 변화시킬 때 경험하는 힘을 통해 각 운동량에 대한 특성을 실감해 보고 각운동량의 보존과 세차운동의 원리를 알아본다.

2. 실험원리

1.세차운동
세차운동이란 회전 운동을 하고 있는 물체의 회전축이 움직이지 않는 어떤 축의 둘레를 회전하는 현상이다. 이것은 회전체의 각 운동량에 대해 아주 약한 외력의 모멘트가 수직으로 작용하여 생긴다.
2.각운동량 보존
각운동량은 물리학에서 어떤 원점에 대해 선운동량이 돌고 있는 정도를 나타내는 물리량이다.
`회전계에서 힘과 돌림힘 운동량 벡터의 관계`
-자전거바퀴의 각운동량 보존
다음 그림과 같이 회전의자에 앉아 z축 방향의 각운동량을 갖는 회전하는 자전거바퀴를 들 고 있다가 반대방향으로 바퀴를 엎으면 각운동량을 보존하기 위해 몸 전체가 회전하면서 반대 방향으로 생긴 각운동량을 상쇄하고 초기 각운동량을 회복하려 한다.
`각운동량 보존법칙`
다음 그림과 같은 경우 역시 각운동량보존으로 설명할 수 있는데, 그림과 같이 회전하고 있 는 자전거바퀴의 축을 기울이면 분해된 각운동량에 의해 형성된 y축방향의 각운동량을 상쇄시 키기 위해 몸 전체가 회전하는 것을 경험할 수 있다.
`각운동량 보존법칙`
- 자전거바퀴를 이용한 세차운동관찰
자전거바퀴의 한 쪽 끝에 줄을 매달아 늘어뜨리면 다음 그림과 같아진다.
그러나 회전하고 있는 자전거…

3. 실험기구 및 장치

4. 실험방법

5.결과