실험을 하면서 한 가지 발견한 것이 있다. 기계를 작동한지 몇 초 되지 않아서 각진동수를 측정하면 진폭이 작으나, 점점 시간이 흐를수록 진폭은 증가되었고, 어느 정도 시간이 흘러서는 진폭이 일정하게 됨을 관찰할 수가 있었다. 그러나 주기는 기계의 주기와 같았었다. 이를 물리적인 접근으로 증명
실험 목적
탄동진자(ballistic pendulum)를 이용하여 비탄성 충동일 때 운동량 보존 법칙을 확인하고 에너지 손실을 계산한다.
실험 원리
a. 질점으로서 진자
그림 9.1과 같이 정지해 있는 진자가 질량이 m이고 속도가 vb인 쇠구슬과 충돌한 후 합쳐져서 진동하는 경우를 생각하자. 쇠구슬과 진자는 비탄
.
준식에 우리의 parameter들을 넣고 구해보면 J1=0.00127
위에썼던 식을 사용해 마찰텀을 계산해보면
=0.01385Nm
(2) pendulum
마찬가지로 bar를 고정시킨후 pendum을 진동시켜서 pendum의 damping term과 inertia 그리고 friction에 의한 토크를 구할 수 있다. 다음 그래프는 진자를 자유진동 시킨 그래프 이다.
●실험방법
* 각도를 변화시킬 때
(1) 단진자를 스탠드에 매달고 길이 을 측정한다.
(2) 단진자를 측정할 각도 만큼 각도기를 이용해 벌린다.
(3) Photogate를 pendulum mode에 맞추고 단진자가 photogat를 수직으로 지나가게 한다.
(4) 단진자가 진동하고 있는 상태에서 photogate의 reset을 누르고 주기를 측정한다.