[자연과학] [물리학실험]관성모멘트측정실험

1.목적 회전축에 대한 관성모멘트를 실험적으로 측정하고 이론적 계산과 비교한다. 2.기구 관성모멘트 측정장치 버니어캘리퍼 줄자 초시계 저울 추 (100g 1개, 200g 1개) 관성모멘트 측정 시료 (고체실린더, 속이 빈 실린더, 둥근 막대, 네모난 막대) 수준기 고체실린더 속이 빈 실린더 둥근 막대 네모난 막대 3.이론 강체가 어떤 회전축을 중심으로 회전할 때의 관성모멘트를 라고 하면 이 때의 회전운동 에너지 는 (1) 으로 주어진다. 여기서 는 각속도이다. 특별한 대칭을 갖는 물체에 대한 관성모멘트는 아래 그림1과 같다. 외형 관성모멘트 물체의 모양과 회전축 (질량 M) 고체실린더 속이 빈 실린더 둥근막대 네모난 막대 그림 1. 여러 가지 대칭모양의 관성모멘트 그림 2에서와 같이 회전축 에 대한 관성모멘트가 인 물체(A)의 밑둥(반경)에 줄을 감고 도르레를 통하여 질량 인 물체에 연결하여 운동을 시킨다. 이 때 이 물체들의 운동에너지와 위치에너지의 합은 일정하므로 (2) 이다. 이 때 위치에너지는 일 때 0으로 잡았다. 낙하하는 물체 의 운동은 등가속 낙하운동이므로 시각 일 때(일 때를 으로 잡으면)의 속도는 (3) 로 주어진다. 식 (3)을 식 (2)에 대입하면, 이므로 (4) 를 얻고, 이식으로부터 을 다음과 같이 계산할 수 있다. (5) 원통형 물체 (B)를 A위에 올려 놓으면, B의 관성모멘트를 , 낙하 물체의 질량을 , 라고 할 때, 앞에서와 같은 방식으로, (6) 을 얻게 된다. 즉 A의 반경 , 추의 낙하거리 와 질량 , 낙하시간 를 측정하게 되면 와 를 계산할 수 있어 를 알아 낼 수 있다. 참고) I는 회전체가 갖는 회전관성의 척도. 곧 회전하는 물체의 각속도를 변화시키는 것이 얼마나 어려운지를 나타내는 척도이다. 그래서 I를 회전관성이라 부르며, 때로는 관성모멘트(moment of inertia)라고도 한다. 회전관…
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