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막대, : 질점의 질량 : 회전축으로부터 질점까지의 거리 연속적인 질량분포의 경우에는 (5) 이 된다. ④ 전체…(생략) [자연과학]물리 실험 보고서 - 관성모멘트. 그러면 하나의 질점에 대한 관성모멘트는 아래와 같이 쓸 수 있다.hwp [자연과학]물리 실험 보고서 - 관성모멘. ,(7), 질점 등의 회전에 의한 관성모멘트를 측정하여 관성모멘트의 개념을 이해한다. (1) 단, : i 번째 입자의 질량 : i 번째 입자의 속도 (1)식은 가 모든 입자들에 대해 같지 않은 경우에도 성립한다.실험제목: 관성모멘트 2. (6), 회전축의 관성모멘트를 알 수 있다. B.hwp. 따라서 (3) 가 된다.hwp [자연과학]물리 실험 보고서 - 관성모멘트. (6) 여기서 각가속도는 이고, 는 무게추로부터 작용된 토크를 말한다.자연과학 자료 물리 실험 보고서 - 관성모멘트 다운받기 [자연과학]물리 실험 보고서 - 관성모멘트.hwp [자연과학]물리 실험 보고서 - 관성모멘트. (4) 단, 평균값을 기록한다.hwp [자연과학]물리 실험 보고서 - 관성모멘트.zip 자연과학 자료  ......

 

 

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자연과학 자료 물리 실험 보고서 - 관성모멘트

 

[자연과학]물리 실험 보고서 - 관성모멘트

 

물리학 실험 보고서

 

1.실험제목: 관성모멘트

 

2.실험목적: 회전 역학계의 축, 막대, 질점 등의 회전에 의한 관성모멘트를 측정하여 관성모멘트의 개념을 이해한다.

 

3.이론

회전하는 강체의 운동에너지는 각 입자들의 운동 에너지를 다 더함으로써 얻어질 수 있다.

(1)

단, : i 번째 입자의 질량

: i 번째 입자의 속도

 

(1)식은 가 모든 입자들에 대해 같지 않은 경우에도 성립한다.

이 식에 를 대입하면

(2)

이고는 모든 입자들에 대해 같은 값을 가진다.

 

(2)식의 우변의 괄호안의 양은 회전하는 물체의 질량이 회전축에 대해서 어떻게 분포하고 있는지를 말해준다. 이 양을 관성 모멘트 라 한다. 따라서

(3)

가 된다.

 

그러면 하나의 질점에 대한 관성모멘트는 아래와 같이 쓸 수 있다.

(4)

단, : 질점의 질량

: 회전축으로부터 질점까지의 거리

 

연속적인 질량분포의 경우에는

(5)

이 된다.

 

관성모멘트를 실험적으로 측정하려면 질점(또는 물체)에 작용한 토크 와 각가속도 를 측정하여 다음과 같은 식으로부터 구할 수 있다.

(6)

여기서 각가속도는 이고, 는 무게추로부터 작용된 토크를 말한다.

 

무게추로부터 작용된 힘은 실의 장력과 동일하기 때문에 토크의 정의로부터 다음과 같이 쓸 수 있게 된다.

(7)

 

뉴턴 제2법칙에서 이므로 장력 에 대해 정리하면

(8)

으로 쓸 수 있다.

 

(6),(7),(8)식을 이용하여 아래와 같이 관성 모멘트를 구할 수 있다.

(9)

 

 

 

4.실험방법

A. 회전축의 관성 모멘트 측정(20 이하 질량 사용)

① 장치의 수평을 맞춘다.

② 회전축에 실을 감고 적당한 무게 추를 실의 끝에 매달아 기준위치에서 낙하시키기 시작하면서 초시계를 사용하여 낙하거리 와 낙하시간 를 측정한다.

③ 낙하거리 와 낙하시간 를 측정하면 다음의 관계식으로부터 가속도 를 알 수 있다.

,

④ ②～③의 과정을 5회 반복하여 측정한 다음, 평균값을 기록한다.

⑤ 가속도가 결정되면, 회전축의 관성모멘트를 알 수 있다.

 

B. 회전막대(Rotating Platform)의 관성 모멘트 측정(100 이하 질량 사용)

①회전막대를 회전축에 고정시킨다.

② (A)의 ①～④의 과정을 반복한다.

③ 가속도가 결정되면 회전막대와 회전축 전체의 관성 모멘트를 알 수 있다.

④ 전체…(생략)

 

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