강체의 운동에 의한 역학적 에너지 보존

소개

일반 물리학 실험 레포트 입니다. 성의껏 작성했고 우수한 평가를 받았습니다. 유용하게 참고해주세요~~:)

목차

1. Introduction
2. Principle
3. Result
4. 실험결과 값 분석(data처리)
5. Discussion

본문내용

강체의 운동에 의한 역학적 에너지 보존

1. Introduction
- 경사면과 원주궤도를 따라서 여러 가지 금속구를 굴리는 과정을 통하여 구의 회전운동 에너지를 포함하는 역학적 에너지 보존 법칙에 관하여 조사하여 본다.

2. Principle
- 구가 높이 h에서 정지 상태에서 출발하여 경사진 직선 트랙을 굴러 내려 원형 트랙의 꼭지점 T를 겨우 통과하는 경우, 꼭지점 T에서 역학적 에너지와 점 B에서 구의 속력은 다음과 같이 구해진다.

1) 원형 트랙의 정점에 도달 시 역학적 에너지
✔ 원형 트랙의 정점 T에서의 총 역학적 에너지 : (단, : 에서 구의 선속력, : 각속력, : 원형 트랙의 반경)
✔ 구가 정점에 겨우 도달한 경우(구심력 = 중력) :
* , 반경 인 구의 관성모멘트 ,
을 에 대입 →
✔ 출발점 와 점 에서 역학적 에너지가 보존 되어야 하고,
이므로
출발점에서의 구의 높이 와 원형트랙의 반경 의 관계 →

2) 점 에서 속력
✔ 역학적 에너지 보존 법칙 : (단, : 점 에서 구의 선속력, : 각속력) (출발점 A의 위치에너지가 점 B에서 운동에너지와 회전에너지로 변환)
과 이며, 꼭지점 T를 겨우 통과하는 경우 가 성립하므로 이 성립.

3) 점 B의 속력 와 점 C의 속력 의 관계
✔ 점 B와 점 C에서 역학적 에너지 보존 법칙 : (단, : 점 C에서 구의 각속력, H : 기준점에서 트랙의 끝점인 점C까지의 높이)

<중 략>

5. Discussion
- 이번 실험은 역학적 에너지가 보존되는 지를 확인하는 것이었다. 원래 결과 값을 계산할 때, 역학적 에너지=운동에너지+위치에너지+회전에너지 로 계산을 해야 하는데 이 실험에서 회전에너지는 고려하지 않았다. 따라서 실험을 통해 얻은 역학적 에너지 값이 실제보다 작아지는 오차가 발생했다.
또한 속도는 실험값이 이론값보다 작게 나와야 되는데 우리 조는 다른 조와 다르게 실험값이 이론값보다 크게 나오는 것을 볼 수 있었다. 이론적으로 구한 속도의 값은 공기저항을 무시하고 에 를 대입해서 구한 값이다. 실험값은 시간에 따른 높이를 나타낸 식을 미분해서 속도와 시간에 관한 식으로 변환하고, 시간에 주어진 t값을 대입해서 구했다. 이론속도와 실험속도 값의 차이는 다음과 같이 나왔다. , ,

참고자료

· 없음