[자연과학] 일반물리학 실험 - 버니어 회전운동

실험)
버니어 회전운동

1. 목적

뉴턴 역학에서는 회전하는 물체에서 각 가속도는 그 물체에 작용하는 토크에 비례한다. 이때의 비례상수는 물체가 갖는 회전 중심에 대한 관성 모멘트이다. 실험을 통하여 관성모멘트를 구할 수 있다.

2. 원리

뉴턴 역학에서는 회전하는 물체에서 각 가속도는 그 물체에 작용하는 토크에 비례한다. 이때의 비례상수는 물체가 갖는 회전 중심에 대한 관성 모멘트이다. 관성 모멘트란 회전축을 중심으로 회전하는 물체가 계속해서 회전을 지속하려고 하는 성질의 크기를 나타낸 것이다. 외부에서 힘이 작용하지 않는다면 관성모멘트가 클 수록 각속도가 작아지게 된다.
토크()와 각 가속도사이의 관계를 이해하기 위해 각 실험에서 시스템에 작용하는 알짜 토크의 값을 알아야 한다. 줄에 작용하는 장력은 다음식과 같다.

줄의 장력이 도르래에 작용하는 토크는 다음과 같다.


회전운동 센서와 도르래가 가지는 관성 모멘트는 다음식과 같다.

- 데이터 분석
토크()와 각 가속도사이의 관계를 이해하기 위해 각 실험에서 시스…(생략)

3. 데이터 수집 프로그램에서 새 파일을 연다. 기본값을 사용하되 데이터 수집 시간을 5초로 줄인다.

4. 가장 가벼운 추를 매단다. 그리고 줄을 회전운동 센서의 가장 큰 도르래에 감는다.

5. 데이터 수집을 시작하고 추가 달린 줄을 푼다. 줄이 완전히 풀릴 때 슬롯추를 잡는다.

6. 디스크의 각가속도를 측정하기 위해 각 속도 - 시간 그래프의 적당한 부분에 추세선을 실행한다. 각가속도 값과 슬롯추의 무게를 기록한다.

7. 4~6번을 반복하고 5번의 각가속도 값이 나올 때까지 추의 무게를 올린다.

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