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[자연과학]실험보고서 - 회전관성의 측정(measurement)

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작성일17-11-27 19:55

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마지막으로 우리는 샘플 원반에 대한 관성 모멘트를 측정하는 실험은 진행하지 않았다. 그리고 예비 report에는 추걸이에 걸리는 질량을 바꾸어가며 측정한다고 했는데 우리는 질량을 하나로 고정해놓고 실험을 했다. (개인 오차)
→ 최대한 정확하게 떨어지도록 맞춰서 떨어뜨리고 실험을 여러번 진행한다.
④ 추가 낙하할 때 도르래나 회전축의 마찰을 받고 실이 감겨있는 상태, 실이 풀릴 때의 마찰에 따라 오차가 생길 수 있다아 (기계 오차)
→ 실을 최대한 고르게 감고, 매끈매끈한 재질의 실을 사용한다.

⑤ 슈퍼도르래의 방향과 실이 풀리는 방향이 정확하게 수직을 이루어야 하는데 끝






설명


다. 실험값은 0.000141이 나왔다. 理論(이론)값은 샘플 링의 질량, 내경과 외경을 이용해 1/2M(R1²+R2²)식에 대입하여 구하였다.

② 관성 모멘트의 실험값을 구하는 식을 보면 도르래의 질량과 줄의 질량을 무시하고 구할수 있게 되어있다아 (외부 오차)
→ 도르래와 줄의 질량을 고려할 수 있어야 한다. 그리고 도르래에 윤활유등을 바르고 실험을 진행한다. 그 값은 0.000501이 나왔다. 그 값을 이용해 각가속도를 구하고 스텝도르래의 반경, 추와 추걸이의 질량을 통해 각가속도를 구하고
식에 대입하여 관성 모멘트의 실험값을 구하였다. 추와 추걸이가 낙하할 때 발생하는 토크를 이용하여 회전하는 물체의 관성 모멘트를 구할 수 있다아 데이터 스튜디오를 이용하여 접선가속도를 측정하였다.…(省略) 샘플 링만의 관성 모멘트를 측정하기 힘드므로 원반 위에 샘플 링을 올려서 관성 모멘트를 구하고 그 값에서 첫 번째 실험에서 구한 원반의 관성 모멘트를 빼주면 샘플 링의 관성 모멘트 값이 나온다. 위의 실험과 마찬가지로 실험값이 理論(이론)값보다 약간 더 큰 값이 나왔지만 이번 실험은 더 정확한 오차 4% 내의 값이 나왔다.

오차의 요인과 해결방안으로는
① 추를 떨어뜨릴 때, 추가 일직선으로 떨어지지 못하고 좌우로 미세하게 진자운동을 같이 해서 정확한 값이 나오지 못했다. 실험값은 0.000662에서 0.000141을 뺀 0.000521이 나왔다. (외부 오차)
→ 진공에서 실험을 진행한다.

5. 오차

실험을 할 때 set up에서 linear scale에 있는 메뉴를 large pulley (groove)로 바꿔주어야 실험에 알맞은 가속도의 값이 나온다. 理論(이론)값은 0.000129가 나왔다.
두 번째 실험은 원반과 샘플 링의 관성 모멘트를 측정하고 그 중 원반의 관성 모멘트를 빼서 샘플 링의 관성 모멘트를 계산하고 그에 따른 오차를 구하는 실험이다. 또한 모양과 질량이 다른 물체들의 회전운동을 통해 물체의 관성모멘트를 측정한다.

③ 추가 낙하할 때 공기 저항력을 받게 된다된다. 理論(이론)값은 원반의 질량과 반경을 이용해 1/2MR²를 이용해 구하였다.

3. 실험 결과
3-1. 원반에 대한 실험
추+추걸이 질량0.025 kg원반 질량0.1145 kg스텝 도르래 반경 (r)0.02413 m원반 반경 (R)0.0475 maT123mean(평균)0.92 m/s²0.91 m/s²0.918 m/s²0.916 m/s²관성 모멘트 (I)실험값理論(이론)값0.0001410.000129오차9.30%
3-2. 샘플 링에 대한 실험
추+추걸이 질량0.025 kg원반 질량0.4069 kg스텝 도르래 반경 (r)0.02413 m샘플 링 내경 (R1)0.0268 m샘플 링 외경 (R2)0.03815 maT123mean(평균)0.212 m/s²0.210 m/s²0.211 m/s²0.211 m/s²관성 모멘트 (I)실험값理論(이론)값샘플 링 + 원반0.000662샘플 링0.000501샘플 링0.000521오차3.90%

4. 결과 분석

첫 번째 실험은 원반의 관성 모멘트를 측정하여 계산하고 그에 따른 오차를 구하는 실험이었다. 실험값이 理論(이론)값보다 약간 더 큰 값이 나왔지만 오차 10% 내의 비교적 정확한 결과값이 나왔다.
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1. 실험 제목 : 회전관성의 측정

2. 실험 목적 : 고리와 원판의 회전관성과 토크에 대해 이해하고 실험을 통해 실험값과 理論(이론)값의 오차를 알아본다.

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