일과 에너지, 운동량과 충격량

소개

일과에너지 운동량과 충격량 실험 레포트입니다

목차

실험목적
실험개요
실험방법
실험기구
실험결과
결과분석
오차논의
결과 및 참고문헌

본문내용

Ⅰ. 실험목적
물체에 일정한 힘(또는 불규칙한 힘)을 가해서 일정한 지점까지 수행된 전체 일은 최종 지점에서의 물체의 운동에너지의 변화로 나타남을 이해한다. 또, 물체가 충돌할 때 계의 운동량은 보존되며 가해진 충격량은 운동량의 변화와 같음을 이해하고 실험적 관계식과 이론식이 일치하는가를 알아본다.

Ⅱ. 실험개요
A. 일과 에너지

[그림1] 물체에 가해진 일
외력에의해 물체에 가해진 총 일은 물체의 변위, 즉 위치변화에 관계되지만 물체의 속도변화에도 관계된다. 질량 m의 물체가 일정한 알짜힘(net force), F의 작용하에 [그림1]과 같이 x축을 따라 움직이는 경우를 생각해보자. 이 물체는 뉴튼의 제2법칙에의해 일정한 변위 s = x2- x1 동안 v1 에서 v2 로 가속된다면 v22 = v12 + 2as , F = ma 관계식으로부터 물체에 가해진 일은
Fs = = 1/2 mv22 - 1/2 mv12 으로 쓸 수 있다. 곱 Fs는 알짜힘, F에 의해 물체에 가해진 총 일이고 1/2 mv2 은 물체의 운동에너지, K 라고 정의하면 총 일, W 는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
--------(2) [그림2] 변화하는 힘이 한 일(ch6,192p)
즉, [그림2]와 같이 계에 가해진 총 일은 알짜힘대 위치의 그래프에서 곡선 하단의 면적으로서 결정될 수 있다.

<중 략>

또한 행거의 역학적 에너지가 보존이 되는 지 실험을 했다. 0.053의 에너지손실이 있어 이론과 80.0%의 오차가 발생하였다. 마지막으로 행거가 받은 운동에너지를 계산하여 행거와 카트 사이의 장력과 힘 측정 센서가 측정한 힘의 크기를 비교하였는데 오차가 67.1% 발생하였다.
두 번째 실험에서는 운동량의 변화량이 충격량과 일치하는가에 대해서 알아보는 실험이었다. 그래프와 그래프를 분석한 결과 운동량의 변화량은 0.54, 충격량은 0.55로 운동량의 변화량이 약간 더 작게 나왔다.
마지막 세 번째 실험에서는 운동량이 일정한 물체의 충돌시간만 다르게 하여 실험하였다. 각각 충격량이 0.42, 0.41 으로 거의 같게 나왔다.

참고자료

· UNIVERSITY PHYSICS -YOUNG AND FREEDMAN, Pearson International Edition 12TH EDITION
· http://phylab.yonsei.ac.kr/ - 실험내용 1-4. 일과 에너지, 운동량과 충격량