역학적 에너지 보존법칙

목차

1. 실험 목적
2. 실험기구 및 재료
3. 실험원리
4. 실험방법
5. 측정값
6. 실험결과
7. 결과논의
8. 결론
9. 참고자료

본문내용

1. 실험 목적
경사면과 원주 궤도를 따라서 여러 가지 구를 굴리는 과정에서 구의 회전운동에너지를 포함하는 역학적에너지의 보존을 살펴본다.

2. 실험기구 및 재료
구의 공간 운동 장치, 줄자, 갱지와 먹지, 줄자 , 쇠구슬

3. 실험원리
1) 마찰이 작용하지 않는다고 가정된 빗면을 따라 굴러 내려오는 물체의 에너지는 다음과 같이 보존된다.

여기서 I는 회전관성모멘트(Rotational inertia moment)로 속이 꽉 차있는 반지름이 이고 질량이 m인 구체에 대해서는 의 값을 가지며,는 각속도(angular velocity)로 반지름이 r이고, 의 선속도(linear velocity)를 가지는 물체에 대해서, 의 값을 가진다. 위의 식이 의미하는 바는, 실험에서 물체의 위치에너지, 선속도에 의한 운동에너지, 회전운동에너지의 합은 항상 일정하다는 것이다.

<중 략>

- 두 번째, 처음 레일을 내려 왔을때의 속력과 원형트랙을 돌고 난 후의 쇠구슬의 속력을 같다고 보고 이론에 따라 계산하였지만 실제로 원형트랙을 돌면 그 과정에서의 마찰이나 공기저항 때문에 속력이 감소한다.
- 세 번째, 인위적인 요소가 상대적으로 많았다는 것도 오차의 원인이다. 특히 공이 간신히 원형트랙을 따라 완전히 운동할 수 있는 최소 높이를 구할 때, 직접 손으로 여러번 조작하여 그 높이를 알아내었다. 이 때, 기계적인 조작이 아닌 손으로 조작하였기 때문에 정확히 원하는 위치를 찾기 힘들었으며 그 정확성 또한 의심이 간다. 여러 길이 값들을 측정할 때도 사람의 능력에 의존하여 측정하였다. 인력에 의존하더라도 오차를 줄일 수는 있지만 최대한의 정밀도를 요구하는 이런 실험에서는 지양해야 할 것 같다.
- 무거운 구슬일수록 수직항력이 커지므로 마찰력이 커진다. 그러므로 마찰을 최소화 하기위해서는 상대적으로 가벼운 쇠구슬을 사용하는 것이 좋다.

참고 자료

실험설계사진, 실험원리 : http://blog.naver.com/muurak/