역학적 에너지 보존 사전 보고서

목차

1. 실험 목적
2. 이론 및 원리
3. 실험 장치
4. 실험 방법
5. 참고 문헌

본문내용

역학적 에너지의 보존
⇒ 보전원리 물리학에서 매우 중요한 역할을 하며, 기초물리학을 배우면서 자주 나타나는 원리이다. 첫째로 에너지보존은 가장 중요한 원리 중의 하나이다. 에너지보존에 대한 수학적 표현에 대하여 자세하게 설명하기에 앞서, 보존이 무엇을 의미하는지 간단히 알아보자. 물리량이 보존되었다는 것은 간단히 말해서 그 양의 값이 일정하다는 것을 뜻한다. 즉, 에너지의 형태가 변할지라도 나중값이 처음값과 같다는 것을 의미한다. 예를 들어, 고립계의 에너지가 중력위치에너지에서 운동에너지 또는 다양한 형태의 에너지로 변할지라도 에너지는 절대로 그 고립계로부터 손실되지 않는다.
에너지보존의 원리를 유도하기 위해 어떤 계에 행해진 알짜일이 그 계의 운동에너지의 변화와 같다는 일 - 에너지정리를 생각해 보자. 보존력에 의해서만 계에 일이 행해졌다고 가정하면, 계에 행해진 알짜일은 와 같고 다음과 같은 관계식을 얻을 수 있다.
Wnet
윗 식을 Wnet 에 대입하면 다음과 같다.
또는
(1)
공식적으로 역학적 에너지의 보존원리는 고립계의 어떤 물체가 보존력에 의해서 서로 작용하면, 이 계의 총 역학적 에너지는 일정하다라고 표현된다. 어떤 계로부터 에너지를 더하거나 빼낼 수 없다는 것을 설명해 주는 식(1)의 의미는 매우 중요하다. 여기서 이 계에는 비보존력이 없어야 한다. 따라서 보존계(물체에 보존력만 작용하는 계)에서 일정 양의 운동에너지와 위치에너지의 합으로 처음에너지가 정해지면, 어떤 에너지가 다른 형태의 에너지로 변환할지라도 총 역학적 에너지는 일정하다. 이는 보존계의 운동에너지의 일정 양이 증가하면(또는 감소하면), 같은 양의 위치에너지가 감소한다(또는 증가한다)는 뜻이다.
만일 중력이 어떤 물체에 일을 행하는 유일한 힘이라면, 물체의 총 역학적 에너지는 일정하고 역학적 에너지의 보존원리는 다음과 같이 표현된다.

참고 자료

일반물리학교재편찬위원회 역. 일반물리학. 靑文閣. (1996. 02. 29). pp 136 ∼ 137, 247 ∼ 248.
엄정인, 김인묵, 박홍이, 정광호 공역. 수학없는 물리. 에드텍. (1998. 02. 01) pp 108 ∼ 109.