[물리학실험 레포트 보고서] 관성 모멘트

관성모멘트와 각운동량 보존

1. Title

관성모멘트와 각운동량 보존

2. Data

2004. 04. 02

3. Object

회전 역학계에서 원반, 링, 막대 등의 회전에 의한 관성모멘트를 측정하여 관성모멘트 개념을 이해하고 각운동량의 보존 여부를 조사한다.

4. Apparatus

컴퓨터, 모니터 및 인터페이스 장치
A베이스 및 지지막대(75cm)
회전센서(3단 도르래 직경 = 각각 10, 29, 48mm)
관성모멘트 부품 세트 - 시료2종, 원반(반경=47.5mm)
링(R1=26.8mm, R2=38.2mm)
추걸이(5g)
추(10g2. 20g2), 도르래
막대시료(길이=38.1cm, 36g)와 질량(72g) 2개
버니어캘리퍼
실, 가위, 투명테이프, 0.5g추
전자거울(공용)

5. Theory

① 관성모멘트

어떤 축의 둘레를 회전하고 있는 물체는 그 축의 둘레에서 회전을 지속하려고 하는데, 그 관성의 크기를 나타내는 양이 관성모멘트이다. 관성모멘트가 크면 클수록 각속도가 잘 변하지 않게 된다. 관성모멘트를 구하기 위해서는 그 물체의 부분의 미소질량과 회전축까지의 거리의 제곱을 곱한 값들을 모두 더해서 구한다. 그래서 I = M1r12 + M2r22 + 으로 구할 수 있고 이는 적분의 개념을 도입해서 구할 수 있다.
또, 각속도를 w, 회전운동의 에너지를 E, 관성모멘트를 I 라 하면, E = 1/2(Iw2)의 관계가 성립한다. 회전에너지는 외부로부터 힘이 작용하지 않는 한 변하지 않으므로, 회전 도중에 관성모멘트가 변화하면 각속도가 변하는 것을 알 수 있다.

② 관성모멘트 실험적으로 구하기

다음과 같은 측정 장…

③ 각운동량의 보존

6. Data & Results

① 자체(회전센서+도르래)의 관성모멘트 측정

167.76

② 원반의 관성모멘트 측정