역학적 에너지 보존, 충돌과 회전운동 에너지

소개글

일반물리학 실험1의 인터페이스와 버니어 캘리퍼스 A+ 받은 레포트입니다.
프리 레포트와 메인 레포트가 함께 들어있고 참고문헌까지 정확합니다.
지난 몇년간 내려온 A+ 족보들과 제가 덧붙인 내용으로
시간과 정성을 들여 작성한 것이므로 가격이 아깝지 않을만큼 하나하나 알찬 내용 보장합니다~

목차

1. 목적
2. 이론
3. 기구와 장치
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 결과 분석
7. 토의
8. 참고

본문내용

1. 목적
비스듬한 면과 원으로 된 경로를 따라 구르는 구형 구슬의 운동에너지와 회전운동 에너지에 초점을 두어 에너지가 새로 생기거나 없어지지 않는 역학적 에너지 보존 및 열 또는 다른 형태로 에너지가 소모되어 발생하는 에너지 손실을 검토한다.


2. 이론
1)역학적 에너지의 보존
전체 역학적 에너지는 운동에너지와 위치 에너지의 합이고 역학적 에너지 보존 법칙을 만족한다. 병진 운동과 회전 운동이 동시에 일어날 수도 있다. 예를 들어 자전거가 언덕 아래로 내려올 때 타이어는 병진과 회전을 같이한다. 굴러가는 자전거 타이어와 같은 물체는 병진과 회전운동에너지를 가지므로 전체 역학적 에너지는

[전체 역학적 에너지 = 병진 운동에너지 + 회전운동에너지 + 중력위치에너지]
가 된다. 여기서 m은 물체의 질량, v는 질량 중심의 병진 속력, 는 질량 중심을 지나는 축에 대한 관성 모멘트, 는 각속도, 그리고 h는 임의의 기준점에 대한 물체의 질량 중심의 높이이다. 만약 외부 비 보존력과 토크에 의해 행해진 일 가 0이라면 역학적 에너지는 보존된다. 물체가 움직일 때 전체 역학적 에너지가 보존된다면 나중 전체 역학적 에너지 는 처음의 전체 역학적 에너지 과 같다. 즉, 이다.
비스듬한 면을 따라 구르는 구형 구슬의 운동에너지는 병진운동에너지 와 회전운동에너지 의 합이다. 여기에서 m과 는 구슬의 질량과 회전 관성 모멘트고, v와 ω는 구슬의 선속도와 각속도이다. 만일 마찰력이 무시할 정도로 작다면 위치에너지와 운동에너지의 합인 역학적 에너지는 보존된다.
즉, 임의의 높이 y에 대해서도
(1)
이 성립한다. 여기에서 y는 어떤 기준점으로부터 높이이다.
경사면 바닥 y=0의 위치와 정지해 있는 구슬이 막 구르기 시작하는 y=h의 위치를 비교하면 식 (1)로부터 이 된다. 반경이 r인 구슬의 관성모멘트는 이고, 미끄러지지 않고 구르기만 하는 경우 이므로 (I와 v를 대입하여 수식을 정리하면)
(2)
이 된다.

참고 자료

일반물리학 개정7판 제 1권/HALLIDAY외 3명/범한서적/2006/pp.267~268, 160, 167