물리학및실험 리포트5

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본문 1.실험값 및 계산 두 추의 질량 : 200.8g, 201.9g = 0.2008kg, 0.2019kg 회전축의 중심부터 축까지의 거리 r r= 14.8cm = 0.148m 낙하하는 추의 질량 M : 162.1g = 0.1621kg 낙하하는 높이 h : 266mm = 26.6cm = 0.266m 반경R : 0.965cm = 0.0965m 관성모멘트 I _ tot 추가 있을 때 낙하하는 시간 t : 6.2 s 여기서 구하는 관성모멘트는 추를 포함한 총합의 모멘트이므로 식에서의 R은 회전축에서 추까지의 거리로 대입해야한다 식에 따라서 대입해서 계산하면 다음과 같다. I``=`MR ^ 2 LEFT ( gt ^ 2 over 2h `-`1 RIGHT )# `````=`0.1621` TIMES 0.0965 ^ 2 LEFT ( 9.8 TIMES 6.2 ^ 2 over 2 TIMES 0.266 -1 RIGHT )# `````=`1.07``kg``m ^ 2 관성모멘트 I _ ver 추를 뺀 상태의 낙하시간 t :1.8 s 여기서 구하는 관성모멘트는 추를 뺀 회전축만의 모멘트 이므로 거리 R을 축만의 반지름을 대입해야한다. 계산하면 다음과 같다. I``=`MR ^ 2 LEFT ( gt ^ 2 over 2h `-`1 RIGHT )# `````=`0.1621 TIMES 0.0965 ^ 2 LEFT ( 9.8 TIMES 1.8 ^ 2 over 2 TIMES 0.266 -1 RIGHT )# `````=`0.088`kg``m ^ 2 관성모멘트 I _ obj I _ tot 에서I _ ver 을 빼서 두 물체의 관성모멘트 I _ obj 을 구한다. 1.07`-`0.088``=`0.982kg````m ^ 2 관성모멘트(이론값) I _ theo 이론값 식I _ theo` `=`2mr ^ 2 에 대입하여 구한다. 두`추의`질량`:`200.8g,`201.9g# # 회전축에서``추```까지의```거리```:`14.8cm=0.148m# # 관성`모멘트`=`(0.2008`+`0.2019) TIMES 0.148 ^ 2 # ``````````````````````````````````````````# ``````````````````````````````````````````=`0.009kg````m ^ 2 2.결과 및 분석 실험값과`이론값`사이의`오차`=`(0.088-0.009)/0.088 ^ =`90% 오차가 발생한 이유를 생각해볼 때 실험에서 관성모멘트를 구할 때 사용한 식은 다음과 같다. I``=`MR ^ 2 LEFT ( gt ^ 2 over 2h `-`1 RIGHT ) 이 식에서 M, R, h 에서의 오차는 측정 시에 오차가 발생한 것 이고, g값은 고유의 값이며 또한 중력가속도 자체가 평균치를 이용해서 구한 것이다 하더라도, 90%나 되는 오차가 발생 할리는 없다. 식의 변수 중에서 t를 생각해보았는데, 낙하시간 t가 회전축에 추를 달고 회전 시켰을 때 9초정도가 나오면서 값이 크게 나오면서 오차의 원인이 된 것으로 보인다. 아무래도 추를 달고 낙하시키면 추 자체가 일단 질량이 어느 정도 나가는 물체라서 움직이기가 힘든 상황에서 추가 공기 중에 있기 때문에, 공기저항까지 이겨내면서 추가 달린 회전축을 회전시키기 위해서는 시간이 더 소비되고 결국 t값의 증가로 이어지는 듯하다. 이론값을 구하는 계산에서는 질량과 회전축에서부터의 거리만 있으면 구할 수 있으므로, 모든 저항이 무시되고 에너지의 전환이 100%로 위치에너지와 관성모멘트 에서만 일어나는 것으로 가정하고 있다. 그러나 실제 실험에서는 (공기의 저항 + 추 자체의 관성 + 물체 간 가지고 있는 마찰력) 으로 인해서 에너지변환이 100%로 일어나지 않는 것으로 인해 변수 t에 영향을 미치고, 결국 전체적인 식의 오차로 이어지게 되는 것이다. 이런 문제점을 해결하기 위해서는 일단 진공에서 실험해야 하며, 회전축과 각종 도구 사이에 마찰을 최소화 할 수 있는 소재를 이용해야 된다. 하고 싶은 말 좀 더 업그레이드하여 자료를 보완하여, 과제물을 꼼꼼하게 정성을 들어 작성했습니다. 위 자료 요약정리 잘되어 있으니 잘 참고하시어 학업에 나날이 발전이 있기를 기원합니다 ^^ 구입자 분의 앞날에 항상 무궁한 발전과 행복과 행운이 깃들기를 홧팅 키워드 모멘트, 관성, 관성모멘트, 오차, 이론값, 시간