역학적 에너지 보존

소개글

경희대학교 물리학및실험 레포트

목차

1.목적

2.이론
1. 왜 퍼텐셜 에너지가 필요한가?
2. 역학적 에너지와 그 보존
3. 퍼텐셜 에너지와 힘

3.실험장치및 기구

4.실험결과

5.분석및 토의
소감

본문내용

1.목적
물체가 경사진 면을 미끄러질 때 일어나는 에너지 변환을 체험하면서 그때의 위치에너지의 손실과 운동에너지의 이익이 서로 같아짐을 확인하여 역학적 에너지 보존 법칙이 성립함을 알아본다.
중략..
2. 역학적 에너지와 그 보존

물체가 떨어질 때 속력이 점점 빨라지는 현상은 물체의 퍼텐셜 에너지가 운동 에너지로 전환되기 때문이다. 떨어지는 것은 점점 낮아지는 것이고, 위치가 낮아지면 물체의 퍼텐셜 에너지는 점점 감소한다. 이 감소한 만큼 운동 에너지가 증가하는 것이다. 즉, 퍼텐셜 에너지가 감소한 만큼 운동 에너지가 증가한다. 이렇게 보면 그 물체의 퍼텐셜 에너지와 운동 에너지의 합은 일정할 것이다. 따라서, 퍼텐셜 에너지와 운동 에너지를 합한 에너지에 대한 이름이 필요하다. 과학자들은 이 에너지를 역학적 에너지라고 부른다.

퍼텐셜 에너지를 U, 운동 에너지를 K, 역학적 에너지를 E로 표시하면,

E = U + K ---------------------------------------(1)
로 나타낼 수 있다.

일반적으로 힘이 작용하는 공간을 장(field)라고 하는데, 중력이 작용하는 공간을 중력장, 전기력이 작용하는 공간은 전기장이라고 부른다. 장이 존재한다는 것은 퍼텐셜이 존재한다는 것을 의미한다. 그리고, 역학적 에너지가 일정하게 유지되는 장을 보존력장이라고 한다. 보존 역장에서는 물체의 역학적 에너지가 보존된다. 이것을 역학적 에너지 보존 법칙이라고 한다.
지구 표면 근처에는 중력장이 존재한다. 어떤 물체를 자유낙하시키면 퍼텐셜 에너지가 감소하고, 운동 에너지가 증가한다. 그리고, 운동 에너지와 퍼텐셜 에너지의 합은 항상 일정하다. 이러한 장을 보존력장이라고 한다. 그런데, 지구 대기권 속은 엄밀한 의미에서 보존력장이 아니다. 왜냐하면 자유낙하하는 물체의 퍼텐셜 에너지가 모두 운동에너지로 전환되는 것이 아니라 일부는 공기와의 충돌에 의해서 공기 분자의 운동에너지로 전환되기 때문이다. 비탈면을 미끄러져 내려오는 경우에도 보존력장으로 볼 수 없다.

참고 자료

없음