예비 레포트(역학적 에너지의보존

소개글

A플 받은 레포트 입니다^^

목차

1. 실험 목표
2. 실험원리
3. 실험 기구 및 장치
4. 실험방법

본문내용

1. 실험 목표
경사면과 원주궤도를 따라서 쇠구슬을 굴리는 과정에서 쇠구슬의 회전운동 에너지를 포함하는 역학적 에너지의 보존을 관찰한다.
2. 실험원리
역학적인 상태에 의해 정해지는 에너지. 운동에너지와 위치에너지로 이루어진다.
운동하는 물체는 다른 물체에 부딪히면 그 물체를 움직이고, 용수철에 부딪히면 용수철을 오그라들게 한다.
이들은 운동하는 물체가 다른 물체에 작용하는 능력이 있다는 것을 뜻하며 이 능력을 운동에너지라고 한다. 또 물체가 중력을 받으면서 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동할 때 비둘기시계의 추처럼 중력이 기계의 동력이 되어 작용할 수 있다. 이것을 위치에너지라고 한다. 운동 에너지와 위치에너지는 서로 변환한다. 물체가 힘을 받아 일을 하게 되면 운동에너지는 증가하지만 이 때 축적되어 있던 위치에너지는 감소한다. 또 운동하는 물체가 용수철 같은 데에 부딪혀 작용하면 위치에너지는 증가하지만 운동에너지는 감소한다. 중력이나 탄성력 같은 힘이 작용할 때 마찰이나 공기의 저항을 받지 않으면 운동에너지의 증가분은 힘에 의해 이루어진 일과 같고 또 이 일은 위치에너지의 감소분과 같다. 이로 미루어 운동에너지와 위치에너지의 합)인 역학적 에너지는 시각에 상관없이 일정함을 알 수 있다. 이것을 역학적 에너지 보존법칙 이라고 한다.

경사면의 높이 h되는 곳에서 반지름이 r이고 질량이 m인 쇠구슬이 정지상태에서 출발하여 굴러내려 오면 쇠구슬은 운동에너지를 가지며 또한 회전운동에 대한 관성모멘트를 가지게 된다. 역학적 에너지 보존법칙에 따라
(1)_ 이다. 여기서 와 는 경사면 바닥에서 쇠구슬의 선속도와 각속도이다. 또한 구르는 물체는 물체의 형태와 회전반지름에 따라 각기 고유한 관성모멘트를 가지게 된다. 이 쇠구슬의 관성모멘트 이며, 이므로 경사면 바닥에서 속도는 (2)_이다. 실제 실험에서 r은 미끄러짐이 없다는 가정 아래서 (원주)궤도와 쇠구슬의 회전중심축 사이의 거리가 된다.
쇠구슬의 높이 h에서 정지상태에서 출발하여 그림과 같은 경로를 굴러 내려 원형트랙의 꼭지점 T를 겨우 통과하는 경우, 꼭지점 T에서 역학적 에너지와 점 B에서 쇠구슬의 속도 는 다음과 같이 구해진다.

참고 자료

일반물리학실험 출판사 북스힐
즐거운 과학세상 사이언스올