[충북대/A+] 역학적 에너지 보존 실험 보고서

소개글

충북대 일반물리학실험1 실험보고서입니다. 결과분석, 고찰 열심히 적었습니다.

목차

1. 실험 목표

2. 실험 이론
1) 역학적 에너지 보존

3. 실험 도구

4. 실험 방법
1) 실험 1
2) 실험 2

5. 실험 결과

6. 실험 결론(분석)
1) ‘실험 1, 2‘에서 분동추의 무게를 실험자가 정했다. 그렇게 정한 이유를 설명하라.
2) ‘실험 2’의 결과를 이용하여 용수철 상수를 구하라. 그리고 어떤 방법으로 구했는지 자세히 설명하라. (Hint. 중력 = mg, 용수철에 작용한 힘은?)
3) ‘실험 1, 2’의 에너지 그래프를 붙여라.
4) ‘실험 1, 2’에서 실험한 결과를 이용하여 에너지 보존법칙이 성립하는지 설명하라. 이때, 에너지 손실이 일어났는가? 손실이 일어났다면 그 이유를 설명하고, 손실의 원인이 되는 힘의 크기 정도를 추산하라.
5) 실험 결과를 이용하여 Newton의 제 2 법칙을 증명할 수 있는가? 할 수 있다면 어떻게 데이터를 처리해야 하는지 설명하고, 할 수 없다면 더 필요한 측정값에 관해 설명하라.

7. 실험 검토(고찰)

8. 참고 자료

본문내용

1. 실험 목표
외력이 작용할 때 역학적 에너지가 보존이 되는지 확인한다.

2. 실험 이론
1) 역학적 에너지 보존
위치 에너지는 중력과 탄성 위치에너지의 합이다. 중력, 탄성력 외에 다른 힘이 가해지지 않는다면 위치 에너지는 보존된다. 그리고 운동 에너지는 질량과 속도에 의해 결정된다. 위치 에너지와 운동 에너지의 합을 총 역학적 에너지라고 부른다.
{E=K+} {{U}} _ {{중력}} {+} {{U}} _ {{탄성}} {=} {{1}} OVER {{2}} {m} {{v}} ^ {{2}} {+mgh+} {{1}} OVER {{2}} {k} {{x}} ^ {{2}} 보존력이 작용하는 경우의 에너지는 다음과 같다.
그리고 이때, {{E}} _ {{처음}} {=} {{E}} _ {{나중}} 이 성립한다.

3. 실험 도구
컴퓨터, 인터페이스, 인터페이스 연결케이블, 센서 연결케이블, 포토게이트, 도르래, 도르래 고정대, 분동추(20g 2개, 50g 3개), 용수철, 카트, 스토퍼 2개, 트랙, 실, 가위

4. 실험 방법
1) 실험 1
1. 인터페이스를 연결한 후 Excel 프로그램을 실행한다.
2. 포토게이트를 반드시 [A]채널에 연결한다. 포토게이트 중앙의 홈에 도르래를 연결한다.

※ 포토게이트의 위쪽 허브에 센서연결 케이블을 연결하고, 포토게이트 상단의 스위치가 안쪽으로 향해 있는지 확인한다.
3. 아래 그림과 같이 짧은 스토퍼를 트랙에 설치한다. 그리고 스토퍼 쪽에 도르래 고정대를 이용하여 도르래를 연결한 포토게이트를 설치한다.
4. 카트 앞쪽의 구멍에 실을 연결하고, 실이 도르래를 지나 트랙 아래로 늘어지도록 한다. 그리고 실 끝에는 분동추를 연결한다. 카트와 도르래 사이의 실이 트랙과 최대한 평행하도록 도르래의 높이를 조절한다.
※ 실의 길이는 카트가 스토퍼에 닿았을 때, 분동추가 바닥에 닿지 않을 정도로 해야 한다.

참고 자료

Randall D.Knight, 심경무 역, “대학물리학”, Pearson, 4판, 2020, 256-267.p