[동역학제어실험]실험 3-Bifilar suspension을 이용한 물체의 관성 모멘트

소개

동역학 제어 실험 "Bifilar suspension을 이용한 물체의 관성 모멘트"의 보고서를 한글파일로 작성하였습니다.
고찰과 결론은 참고만 하시길 바랍니다.

목차

1. 서론
1) 배경
2) 목적

2. 이론
1) 관성 모멘트
2) 평행축 정리
3) 적분을 통한 삼차원 물체의 관성모멘트 결정
4) 여러 입체 도형의 관성모멘트(밀도 일정)
5) Bifilar Suspension

3. 실험방법

4. 실험결과

5. 고찰

6. 결론

7. 참고문헌

본문내용

1.1 배경
복잡한 강체의 관성모멘트를 직접 계산하는 대신 간접적으로 측정하는 방법으로 compound pendulum으로 가정하여 진동수를 측정하여 실험1에서 구하였다. 하지만 이 방법은 물체에 매달 구멍이 있어야 가능한 방법이다. 이번 실험은 구멍이 없는 실험 대상의 관성모멘트를 직접 계산하지 않고 간접적으로 비교적 정확하게 구하는 방법을 알아보려 한다.

1.2 목적
Bifilar Suspension 이란 대칭인 물체에 대하여 무게 중심을 통과하는 축을 중심으로 미소 회전각을 주어 질량 관성 모멘트를 구하는데 사용되는 방법으로서 물체의 양끝을 매달아서 자유진동에서의 진동수를 측정하여 물체의 질량 관성 모멘트를 얻는다. 자유진동을 하는 중심에 대칭인 물체의 각 가속도를 가속도계로 측정하여 관측함으로써 비교적 정확하게 관성 모멘트를 구할 수 있다.

- 측정 요소
① Beam 의 양단을 같은 길이로 매달고 중량추를 beam 위에 위치시킨다.
② 중량추 사이의 거리(Lmass)를 변화시키면서 10 번 회전 진동하는 시간을 4 회 측정하여 진동수를 구한 뒤 Table을 채운다.
③ 위에서 구한 값들을 식(2.9)에 대입하여 관성 모멘트를 얻는다.
④ 가속도계, Amplifier, 주파수 분석기를 <그림 3-2>와 같이 실진자에 연결한다.
⑤ 중량추 사이의 거리 Lmass 를 변화시키면서 주파수 분석기에 나타나는 주파수를 측정하여 Table을 채운다.

* 고찰
실험값과 이론값의 오차율을 <Table4-1>과 <Table4-2>에 정리하였다. 가속도 센서를 이용하여 진동수를 측정하였을 때 오차가 더 작은 것을 확인 할 수 있었다. stop-watch를 사용하면 정확한 시작지점에 도달하였을 때의 시각을 재기 쉽지 않다. 정확한 측정은 가속도센서를 이용하되 측정이 정확한지 확인 하는 용도로 stop-watch를 이용하는 것이 바람직해 보인다.

참고자료

· 기계공학실험 교재 “기계진동학”, 한양대 초정밀회전기기 연구실
· Engineering Vibration, 4th edition, Daniel J.Inman, Pearson
· Vector Mechanics for Engineer, 11th Edition , Ferdinand Beer, E. Johnston, David Mazurek, Phillip Cornwell, Brian Self