관성모멘트와각운동량 보존

1. 실험목적

미식축구에서 쿼터백은 공을 더 멀리 던지기 위해 타원형의 공이 장축을 중심으로 나선형으로 날아가도록 볼을 던진다. 빙판 위의 피겨 스케이팅 선수는 회전속도를 증가시키기 위해 바깥쪽으로 뻗어진 두 팔을 몸 가까이로 오므린다. 이러한 두 가지 현상에 있어서 관성모멘트는 중요한 역할을 한다. 이 실험은 관성모멘트 개념을 이해하고 여러 모형의 물체(원반, 링, 막대)의 회전에 의한 관성모멘트를 측정하여 각운동량의 보존 여부를 원판게이트와 포토게이트를 이용하여 자유롭게 회전하는 물체의 회전각속도를 측정함으로써 PC 인터페이스를 이용해 각속도의 변화를 관찰한다.

2. 실험이론

(1) 관성모멘트

물체의 관성모멘트는 질량과 질량의 공간적 분포에 의존한다. 일반적으로 물체가 더욱 밀집될수록 관성모멘트는 작아진다.
원반의 회전운동에서 실험적인 값을 구하기 위해 디스크에 줄을 연결하고 이를 도르래를 이용해 자유 낙하하는 추에 연결한 위와 같은