물리학및실험1(역학적 에너지 보존)

목차

1. 실험 제목
2. 실험 목적
3. 실험 이론
4. 실험 방법
5. 실험 장치 및 기구
6. 실험 결과
7. 분석 및 토의
8. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 제목
역학적 에너지 보존 실험

2. 실험 목적
이론으로만 알던 역학적 에너지 보존 즉, 위치에너지가 운동에너지로 전환되는 것을 마찰력을 줄일 수 있는 에어트랙을 이용하여 위치에너지의 손실이 운동에너지의 이익이 됨을 확인하여 역학적 에너지 보존법칙이 성립함을 확인한다.

3. 실험 이론
일반적으로 운동하는 물체의 퍼텐셜 에너지와 운동에너지는 외력이 작용하지 않는 상황 하에서는 서로 전환하여 그 합은 항상 일정하게 유지된다. 공기 저항을 고려하지 않은 진자의 운동을 예로 들면 추의 운동에너지는 가장 낮은 위치에서 최대가 되고 높은 위치에서는 그 반대가 되어 양쪽 에너지의 합이 일정하게 유지된 채 운동이 계속된다. 이러한 관계를 역학적 에너지 보존의 원리라 하며 이 원리가 성립하는 역학계를 보존계라 한다. 진자의 운동 외에 용수철의 진동도 그 전형적인 예이다.

그러나 이 단계에서의 에너지 보존의 원리는 역학적인 과정에 한해 성립되는 것이며 운동과 더불어 다른 형태의 에너지들이 관여할 때는 성립하지 않는다. 이 난점을 극복하고 에너지 변환과정을 모든 에너지에 확장하여 보존의 원리가 모든 에너지에 대해서 성립한다고 하는 것이 열역학의 제 1법칙이다. 현재 이 법칙은 물리학 전반에 걸쳐 성립하는 기본법칙으로 인정되고 있다.

이렇게 에너지 보존법칙이 물리학 법칙 중에서 가장 강력한 법칙 중의 하나이지만 증명하기 쉬운 원리는 아니다. 이 실험에서는 물체가 경사진 면을 미끄러질 때 일어나는 에너지 변환을 보는 것이다. 운동 중에 최소한의 마찰과 운동을 방해할 물체가 없기 때문에 물체가 트랙을 미끄러질 때 위치에너지의 손실은 운동에너지의 이익과 거의 같게 되며 이러한 점을 이용하여 블록의 높이를 이론적으로 구해 봄으로써 역학적 에너지 보존법칙의 성립을 확인한다.

참고 자료

일반물리학1(할리데이 번역 9판), 경상대 외 6인, 범한서적주식회사, 2011
경희대학교 응용물리학과 홈페이지 참고 (http://web.khu.ac.kr/~physics/html)