서울과학기술대학교 일반물리학실험_강체의 공간 운동

소개

A+ 보고서
서울과학기술대학교 일반물리학실험1

목차

1. 실험 제목
2. 목적
3. 기구
4. 원리 및 이론
5. 실험 방법
6. 실험치
7. 결론

본문내용

강체란, 물리학에서 형태가 변하지 않는 물체를 가리킨다. 실험에서 강체인 쇠구슬은 질량 중심을 축으로 회전하는 회전운동과, 질점계의 모든 질점이 똑같이 이동하는 병진운동을 병행한다. 이때 강체의 운동에너지는 회전 운동 에너지와 병진 운동 에너지의 합이 되고, 실험을 통해서 이를 확인해보자 하였다.
먼저 실험 1에서 원형 트랙의 정점에서 구가 떨어지지 않고 겨우 원형 트랙을 회전하는 경우, 정점에서 쇠구슬이 받는 중력과 원심력에서의 크기는 같다. 또한 원형 트랙 정점에서의 역학적 에너지는 중력 위치 에너지와 질량 중심의 나란한 병진 운동에너지와 질량중심을 지나는 축에 대한 회전 운동에너지의 합과 같다. 실험에서는 질량 중심을 중심으로 쇠구슬을 놓았던 위치, 즉 v=0이었던 h를 측정하였으며 이론적으로 트랙의 최고점에서의 위치에너지 E’과 원형트랙의 정점에서의 역학적 에너지 E는 같아야 하므로 E/E’의 이론값은 1이다.
실험 2에서는 원형 트랙의 가장 낮은 곳, 즉 쇠구슬이 기준점을 지나는 순간의 속도와 쇠구슬이 트랙을 벗어나 포물선 운동을 하는 순간의 속도를 같다고 가정하여 실험을 진행하였다. 마찰력이 작용하지 않을 때 쇠구슬의 역학적 에너지는 보존되기 때문이다. 이에 의 이론값은 1이 된다.
오차 원인으로 먼저 우리는 실험에서 쇠구슬이 미끄러짐이 없이 완벽하게 구른다는 조건으로부터 를 적용하여 실험을 진행하였지만 실제로 실험을 할 때에는 쇠구슬이 미끄러지기 때문에 오차가 발생할 수밖에 없었다. 또한 원형 트랙의 정점이 아닌, 원형 트랙의 다른 지점에서는 트랙의 기울어진 각도에 따라 수직항력이 달라지기 때문에 최대 정지 마찰력이 달라지게 된다. 따라서 실험에서는 가 성립하지 않아 오차가 발생하게 된다. 또한 트랙의 구조가 완전한 원이 아니기 때문에, 쇠구슬은 한 바퀴 구를 때 2

참고자료

· 일반물리학실험 / 서울과학기술대학교 물리실험실 / 북스힐 / 2023.02.28