회전체의 관성 모멘트

 

 

 

 

 

목  적 : 질량분포에 따른 관성 모멘트의 크기를 알아본다.

 

준비물 : 지름 5cm 길이 130cm 정도의 PVC관 2개, 1Kg 정도의 실험용 추 4개, 접착제

 

방  법 :

  ① 추 2개를 PVC관의 중앙에 넣고 움직이지 않게 접착제로 고정한다.

  ② 나머지 추는 다른 PVC관의 양끝에 넣고 움직이지 않게 접착제로 고정한다.

  ③ 관의 중앙을 잡고 좌우로 돌려본다.

  ④ 관을 페인트칠을 하여 내부를 관찰할 수 없는 상태로 해 놓고 비교 실험을 하면 더욱 흥미롭다..

 

결  과 :  질량이 중앙에 밀집된 PVC관이 양끝에 밀집된 PVC관보다 돌리기가 더 쉽다.

 

원  리 : R이 작으므로 관성 모멘트가 작다. 정지하고 있는 물체는 계속해서 정지하고 있고 운동하는 물체는 직선운동을 계속하려는 것처럼  어떤 축 주위를 회전하는 물체는 외부에서 힘을 주지 않는 한 같은 회전축 주위를 계속해서 회전하려고 한다. 회전 상태에 있는 물체의 운동을 변화시키는 데 저항하는 회전 물체의 성질을 회전관성이라고 한다. 회전관성 역시 질량뿐 아니라 회전축에 대한 질량 분포와 관계가 있다.

물체의 질량 분포와 회전축 사이의 거리가 멀수록 회전관성은 커진다.

물체의 회전 관성이 크면 클수록 회전 상태를 변화시키기가 어렵다. 두 개의

추를 넣어 무게가 같은 PVC관이라고 할지라도 추가 중앙에 위치하는 관은 쉽

게 회전시킬 수 있지만 양끝에 위치하는 관은 쉽게 회전되지 않는 것을 알 수

있다. 곡마단에서 외줄을 타는 곡예사가 긴 장대를 가지고 균형을 잡는 것도

이러한 회전관성을 이용한 것이다.