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[물리학실험] 토크 예비 및 결과 보고서

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작성일 23-02-07 03:01

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토크의 방향은 물체가 기준축 주위를 회전하는 방향에 따라 시계 방향 또는 시계 반대반향을 향한다.
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그림과 같은 배치에서 은 중심점 로부터 힘의 작용점 까지의 위치벡터이다.
관성모멘트가 인 물체가 고정된 회전축에 대하여 회전하는 경우에

식을 보면 알수 있겠지만 토크의 크기를 결정하는 변수는 , , 의 크기가 된다 과 가 일정한 경우에 는 일 때 최대가 된다 과 가 평형할 때는 이 된다 또한 힘의 작용선이 점 를 지날 때에는 에 대한 모멘트 팔이 0이며 그 점에 대한 토크 또한 0이다. 의 效果에 따라 회전效果가 다르며, 이 회전效果를 모멘트라고 부른다. 방향에서 의 방향까지 작용선을 따라 오른손가락들을 휘감으면 엄지손각락이 가르키는 방향이 토크의 방향이다.

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의 두 조건을 만족해야 한다. 이 실험에서는 평형조건을 사용하여 토크에 기여하는 각 변수들의 효과를 검토한다.
다. 토크는 힘의 크기분만 아니라 회전의 중심으로부터 작용점까지의 거리와 각도의 함수인 물리량이다. 이 양을 토크 또는 힘의 모멘트라고 부른다.

의 운동방적식에 의해 각가속도가 결정된다 따라서 어떤 물체가 정역학적인 평형을 이루려면, 즉 움직이지 않으려면

물체의 선운동에서 힘이 가속도의 원인이 되듯이 회전운동에서는 토크가 각가속도의 원인이 된다.

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를 지난 축에 대한 힘의 모멘트 팔은 의 작용선에 대한 로 부터의 수직거리()로 정이된다 에 대한 힘의 모멘트는 와 모멘트 팔의 곱으로 정이되며, 그리스 문자 를 사용하여 다음과 같다. 식 (5)의 조건은 임의의 회전중심에 대하여 성립해야 한다. 토크는 힘의 크기분만 아니라 회전의 중심으로부터 작용점까지의 거리와 각도의 함수인 물리량이다. 토크는 특정한 축둘레를 따라 힘에 의하여 비틀리는 정도를 나타내는 양으로써 힘에 거리를 곱한 (N∙m)의 차원을 갖는다.)
이 실험에서는 식 (5)를 만족하는 실험조건을 만들어 각 힘의 토크를 계산하고, 토크의 정이가 올바르게 되었는지를 검토한다.
이론

설명

물체의 선운동에서 힘이 가속도의 原因이 되듯이 회전운동에서는 토크가 각가속도의 原因이 된다. (오른나사 규칙을 따른다. 식 (4)는 이 물체의 질량중심이 움직이지 않을 조건이고, 식 (5)는 회전하지 않을 조건이다. 이 실험에서는 평형조건을 사용하여 토크에 기여하는 각 변수들의 결과 를 검토한다.

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