(레포트) 9. 단진자의 운동과 중력

소개글

"(레포트) 9. 단진자의 운동과 중력"에 대한 내용입니다.

목차

Ⅰ. 개요 (Introduction)
Ⅱ. 이론 (Theory)
Ⅲ. 실험장치 및 실험절차 (Apparatus & Procedure)
Ⅳ. 데이터 및 결과 (Data & Results)
Ⅴ. 오차분석 (Error Analysis)
Ⅵ. 토의 (Discussion)
Ⅶ. 참고문헌 (References)

본문내용

Ⅰ. 개요 (Introduction)
단진자의 주기를 측정함으로써 진자의 길이와 추의 질량이 주기에 미치는 영향을 알아보고, 측정된 주기로 중력가속도의 값을 계산해 볼 것이다. 아울러 진자의 위치에너지와 운동에너지의 변화를 측정하여 에너지가 보존됨을 증명해본다.
진자의 운동은 자연계의 운동질서의 단편으로 복원력의 개념과 힘의 작용을 이해하는 데 많은 도움을 준다. 이에 우리는 단진자의 운동을 실험으로 이해하고 주기에 영향을 끼치는 요인을 확인해 보고자 한다.

Ⅱ. 이론 (Theory)
1. 단진자 운동방정식과 진자의 주기
단진자는 질량을 무시할 수 있는 가벼운 실에 크기가 작고 질량이 인 추가 매달려 운동하는 것을 의미한다. 실의 고정된 한쪽 끝에서 추의 중심까지의 거리를 이라고 하면, 뉴턴의 제2법칙에 의해 다음과 같은 복원력이 추에 작용한다.

2. 단진자 운동의 에너지 보존
물체가 힘을 받으면 그 힘에 비례하는 가속도로 운동하게 되는데, 이때 힘이 한 일은 물체의 운동에너지 변화와 같다. 이것을 일-에너지 정리라 한다. 즉, 외력이 작용하지 않는 보존력 장에서는 운동에너지와 위치에너지를 합한 총 에너지는 보존된다. 본 실험에서 단진자의 경우에 중력장은 mg의 크기를 가지므로 진자를 dy만큼 높이면 진자의 가장 낮은 지점보다 위치에너지가 만큼 증가하게 된다. 따라서 진자의 초기 높이와 최저점 간의 높이 차가 갖는 위치에너지는 다음의 계산식을 이용하여 계산한다. 이 값을 운동에너지와 비교할 때 기준값으로 쓸 수 있다. 먼저 Photogate의 Timer를 설정하여 진자가 최저점을 통과하는 데 걸리는 시간()으로 나누어, 최저점에서의 순간 속도를 계산할 수 있다.

Ⅲ. 실험장치 및 실험절차 (Apparatus & Procedure)
1. 실험장치
Tripod Stand, Photogate(ME-9204B), Universal Table Clamp, 저울, 버니어 캘리퍼스, 단진자용 각도기, 실(합사줄)

참고 자료

대학물리학1 / John W. Jewett. Jr., Raymond A. Serway / 북스힐
물리학백과 / 한국물리학회
사이언스올 과학백과사전 / 한국과학창의재단
일반물리학실험 / 강준희 외 8명 / 북스힐 / 2015
일반물리학실험 / 김병훈 외 10명 / 북스힐 / 2020년 인쇄, 발행 / p. 123~132
단진자의 운동과 중력 실험 교재(pdf) / 내용 전체 참고