(1) 관성모멘트 측정

1) 자체 (회전센서 + 도르대)

질량 m = 0.5 (g),  r = 2.7 (cm) (자체)평균 관성모멘트 I = 143.895 (g cm^2)

측정 1 2 3
a (직선가속도) cm/s^2 25.87 26.11 21.77
I (관성모멘트) 134.435 133.166 164.083

I = mr^2(g/a-1) 식 사용 (m : 질량, r : 반지름, g : 중력가속도 : 980 cm/s^2, a : 가속도)

(1) 관성모멘트 측정 – 오차 원인

* 측정 시간 : 추의 무게를 매달고, 추가 낙하하는 속도를 아주 짧은 시간 안에 측정을 해야 했었는데, 그렇지 못한 것이 오차를 발생 한 것 같습니다. 추가 낙하하는 속도가 무게가 커짐에 따라 빨라졌는데, 그러한 경우에 최저점까지 내려간 후, 다시 위로 튕겨 올라오는 현상이 있었습니다. 첫번째 그래프에서도 볼 수 있듯이 1~2여초 후, 속도 그래프가 아래로 꺾이면서 속도가 감소되는 부분이 그것을 보여주고 있습니다. 그래서 추의 평균 낙하 속도 값이 실제 원했던 값보다 더 적은 수치로 나타났습니다.

해결 방법 : 더 짧은 시간 동안의 추의 속도를 체크합니다. 즉, 추가 낙하할 수 있는 최저 거리(실의 길이)에 도달하기 전까지 측정하도록 합니다.





(2) 각운동량 보존 – 오차 원인

* 장비의 측정 범위 한계 오차 : 사실 이 오차에 대한 실험 값은 실제 기록하지 않았지만, 실험 도중에 겪었던 오류였습니다. 속도를 체크하는 회전 센서가 원반의 회전 속도가 너무 빠른 경우에 회전을 인식하지 못하고, 정지하고 있는 것으로 판단하는 오류가 있었습니다. 그러한 이유로 그래프는 0점에 머물렀고, 또는 음의 값을 갖기도 했습니다.

해결 방법 : 장비가 측정할 수 있는 한계 이하의 속도로 원반을 회전시킵니다.

* 각운동량 보존 실험은 대체적으로 이론 값과 유사하게 나왔으며, 실험 결과에 커다란 영향을 미칠만한 오차 원인은 없었습니다. (기타 마찰이나 공기 저항 정도만이 약간의 오차를 발생시킨 것으로 생각됩니다.)

[주위에서 발견할 수 있는 관성 모멘트 현상]

– 피겨스케이트 선수가 제자리 회전할 때, 몸을 움츠리는 것

– 그네 타기 (내려올 때는 몸을 낮추고, 올라갈 때는 몸을 높여 질량의 위치를 변화시키는 것)

– 야구 선수들이 공을 던질 때, 반대편 팔을 접어 최대한 움츠리는 것

관성모멘트와 각운동량 보존

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