역학적에너지보존 결과

소개

역학적에너지보존 결과

목차

1. 실험결과 및 분석
2. 고찰
3. 결론 및 토의
4. 주의사항

본문내용

2. 고찰

일단 이론값을 하나로 정하기 위해서 맨 처음 t=0일 때의 위치에너지를 총 역학적 에너지의 양으로 기준을 잡았다. 그 뒤, 시간에 따른 속도를 계산한 것을 토대로 운동에너지를 구했다. 또한 그 점에서의 y축 위치를 토대로 위치에너지를 구했다. 그 결과 이론값에서처럼 총 역학적 에너지가 보존이 되어야 함에도 불구하고, 실제로는 일정하지 않고 점점 감소하는 것을 볼 수 있었다. 이는 아래와 같이 크게 3가지 오차가 작용하였음을 알 수 있다.

① 공에 외력이 작용하였다. (마찰력과 공기저항, 소리에너지의 손실)

만약 이 실험에서 마찰이 없고, 공이 굴러가지 않고 미끄러진다면, 공의 역학적에너지는 항상 일정하여야 할 것이다. 계산상에서는 마찰력을 제외한 상태에서 역학적 에너지를 구한 것이므로 실제 역학적 에너지와 비교했을 때 차이가 나게 된다. 실험을 할 때는 마찰은 완전히 없애지 못하므로, 마찰에 의해 손실된 에너지는 항상 존재 하게 마련이다. 이 마찰로 인한 손실된 에너지가 -12.903, -11.034와 같이 상대적으로 큰 오차를 초래 하였다. 기회가 된다면 다시 한번 실험을 하여, 궤도와 공의 마찰계수와 궤도의 길이등을 조사하여 마찰에 의한 손실된 에너지도 구해보고 싶다.

▷ 공기저항을 최소화하기 위해서는 주변의 환경에 의해 방해받지 않는 곳에서 실험하는 것이 가장 좋다. 진공에서 하면 좋겠지만 이는 사실상 어려운 일이므로 바람이 불지 않는 곳에서 하는 것이 가장 좋을 것이다. 마찰력을 줄이기 위해서는 1주차에 실험했던 LAT 선형 부상궤도 실험처럼 송풍기를 이용하여 트랙과 공 사이의 간격을 띄워 마찰을 없애는 방법도 좋을 것이나, 그렇게 된다면 공이 궤도에서 벗어날 수도 있으므로 최대한 조심해서 실험해야 할 것이다.

② 공이 곡선궤도에 진입하기 전의 순간을 정확히 잡을 수 없었다.

그림으로는 곡선궤도에 진입하기 직전에 마지막 프레임을 잡은 것 같지만, (그림 1, 그림6 참고) 그것은 사람의 눈으로 관찰하고 판단한 것이기 때문에 실제로 공이 곡선궤도로 들어간 뒤에 마지막 프레임을 잡았을 수도 있다. 따라서 만약 공이 곡선 궤도로 들어간 뒤에 마지막 프레임을 잡았다면, 마지막 t에서 구한 운동에너지에는 회전운동에너지가 포함되어야 한다. 그러나 그림상으로는 직선궤도에서만 운동했다고 보고 운동에너지를 구했기 때문에 오차가 발생할 수 있다.

참고자료

· 없음