물��학및실험 각운동량 보존 실험 보고서

1) 실험 목적:
회전하는 물체의 관성모멘트를 실험을 통해 측정하고 관성모멘트의 변화에 따른 각운동량 보존에 대하여 알아본다.

2) 관련 이론:
1. 관성 모멘트
관성 또는 관성력이란 어떠한 물체가 현재 지니고 있는 상태를 유지하려는 가상적인 힘으로, 관성 모멘트는 회전하고 있는 물체가 회전을 지속하려고 하는 크기를 나타내는 물리량을 말한다. 관성모멘트는 I로 표시하고, 단위는 이다.
회전운동을 병진운동과 비교하였을 때. 회전운동에서의 관성모멘트는 병진 운동에서의 질량과 유사한 성질을 갖는 물리량이다. 회전하는 물체가 회전을 계속하려는 성질인 회전 관성은 물체의 전체 질량과 질량 분포 상태에 따라 달라진다. 따라서 관성 모멘트는 물체가 외부의 토크에 얼마나 민감하게 반응하는지를 나타내는 양으로서, (각 입자의 질량) x (입자로부터 회전축까지의 거리)^2을 모두 더한 값으로 정의한다.
2. 각운동량:
각운동량 보존법칙: 각운동량 보존 법칙이란 물체가 어떤 속도로 원운동을 할 때, 원의 중심점과 원주상의 물체를 이은 반지름 벡터왿� 물체의 운동량(질량 x 회전속도)를 곱한 값이 항상 일정한 값으로 보존된다는 법칙이다. 즉 각운동을 하는 물체는 질량과 속도왿� 반지름이 항상 비례한다. 반지름이 작아지면 속도가 빨라지고, 반지름이 커지면 속도가 느려진다. 단 이 법칙은 물체에 외력이 작용하지 않을 때만 성립한다. (a=0)

<중 략>

4) 분석 및 토의:
우선 실험 A의 경우 관성 모멘트 I를 측정하는 실험이다. 사각질량이 회전막대의 회전축으로부터 얼마나 떨어져 있는지에 따라 관성 모멘트를 측정한다. 측정하는 방법은 사각 질량이 x cm만큼 떨어져 있을 때 추의 낙하거리왿� 추가 낙하하는 시간을 측정하여 가속도왿� 장력을 구해 관성모멘트 I를 측정할 수 있다. 실험 결과 10cm떨어져 있을 때 관성 모멘트 I= 0.01485로 측정 되었고 20cm 떨어져 있을 때 관성 모멘트 I= 0.021887로 측정 되었다.