실험 목적 회전축에 대한 물체의 관성모멘트를 측정하고 이론적인 값과 비교한다 . 관성 모멘트의 측정 실험 목적 회전축에 대한 물체의 관성모멘트를 측정하고 이론적인 값과 비교한다 .
2. 실험 기구 관성 모멘트 측정장치, 추(50g,100g), 추걸이(50g) , 줄자, DIGITAL PHOTO GATE TIMER, 버니어 켈리퍼스,
3. 실험 이론 (1)이론 관성 모멘트 두 질점일때 원판일때 ( m: 원판의 질량 r : 원판의 반지름 )
(2)실험 관성 모멘트 두 질점과 원판 모두 사용되는 식 M : 낙하추의 질량 [kg] h : 센서 사이의 거리 [m] R : 실패 반지름 [m] g : 중력 가속도 [9.8m/s2] t : 낙하시 걸리는 시간 [s]
I두 질점 = I1– I0 I원판 = I2 – I0 I :두 물체만의 관성 I1:두 질점+봉의 I0:봉의 관성 모멘트 회전하는계의관성모멘트(실험값 구하기) 두 질점 일때 I두 질점 = I1– I0 I :두 물체만의 관성 모멘트 I1:두 질점+봉의 관성모멘트 I0:봉의 관성 모멘트 원판 일때 I원판 = I2 – I0 I :원판만의 관성 모멘트 I2 :원판+봉의 관성모멘트 I0 :봉의 관성 모멘트
4. 실험 방법 봉의 관성 모멘트 (I0 ) 1.관성모멘트 측정 장치를 수평으로 맞춘다. 2.봉을 관성모멘트 축 중심에 맞춰 고정한다. 3.실패 의 반지름[R]을 버니어 캘리퍼스로 측정하고 센서높이[h]을 40Cm로 줄자를 이용해서 맞춘다. 4.PHOTO GATE TIMER의 ch1 은 위의 센서에 ch2는 밑의 센서에 연결, mode는 pulse에 맞춘다. 5.실패에 실을 감는다. 6.정지 상태로 부터 낙하추걸이[M]를 거리[h]만큼 낙하시켜 시간[t]를 측정하고 이것을 반복 10회 측정한다.
두 질점과 봉의 관성모멘트(I1) 1.봉의 양옆에 축중심으로부 터 거리[r]을 5Cm로 두고 물체를 고정시킨후 실을감는다. 2.정지 상태로 부터 낙하추걸이[M]를 거리[h]만큼 낙하시켜 시간 [t]를 측정하고 이것을 반복10회측정한다. 거리[r]을 10Cm로 바꾼후 10회 측정한다.(두질점과 봉의 관성모멘트: I1)를구한다. 3.위의 식을 이용하여 (물체만의 관성 모멘트: I)을 구하고 실험값과 이론값을비교백분율오차를구한다.
원판과 봉의 관성모멘트(I2) 1. 장치의 받침 다리를 조절하여 원판을 수평으로 맞춘다. 2. 실패에 실을 감은후 도르래를 통해 질량 [M]인 낙하추걸이 50g을 떨어뜨린다. 3. 정지 상태로 부터 낙하추걸이 50g이 [h] 만큼 낙하하는데 걸리는 시간 [t]를 10회 측정한다. 4. 낙하추걸이에 질량[M]인 추 50g, 100g을 더 달아 같은 방법으로 10회 측정한다. 5.실험값과 이론값을 비교하고 백분율 오차를 구한다.
5.실험 시 주의 사항 PHOTO GATE TIMER의 ch1 은 위의 센서에 ch2는 밑의 센서에 연결, mode 는 pulse에 맞춘다. 회전축에 막대를 수평으로 고정한다. (실험 장비는 언제나 수평이 맞게 맞춘다.) 실이 회전축에 감길 때 나란히 감겨야 정확한 실험을 할 수 있다. 추를 낙하시키기 전 정지 상태 유지(낙하하는 물체의 초기 속도는 0 ) 추의 낙하위치를 항상 일정하게 유지한다. 추 걸이를 낙하시켜 포토 게이트 감지선 통과시 신호표시 램프 작동 확인. 추 걸이 낙하 시 포토 게이트 센서와 닿지 않도록 주의한다. 양쪽에 질량 m인 물체를 축 중심으로 부터 같은 거리 (r)-5cm,10cm 위치에 단다. (버니어 캘리퍼스 를 이용함) 단위는 반드시 M(m), K(kg), S(s)를 사용한다.