강체의공간운동-역학적 에너지 보존법칙

최초 등록일
2015.04.28
최종 저작일
2007.02
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목차

1. 실험 목적

2. 실험 원리

3. 실험 방법

4. 실험 결과

5. 실험 고찰
1) 오차의 원인과 해결 방안
2) 결론

본문내용

일반적으로 운동체의 위치에너지와 운동에너지는 서로 전환할 수 있으며, 외부 힘이 작용하지 않는 한 서로 전환하여 그 합은 항상 일정하게 유지된다. 진자의 운동을 예로 들면, 추의 운동에너지는 가장 낮은 위치에서 최대가 되고 가장 높은 위치에서 최소가 되어 양쪽 에너지의 합은 일정하게 유지된 채 운동을 계속한다(이때 공기의 저항은 생각하지 않는다).이러한 관계를 역학적 에너지보존법칙이라 하며, 이 법칙이 성립하는 역학계를 보존계라고 한다. 진자의 운동 외에 용수철의 진동도 그 전형적인 예가 된다. 그러나 이 경우 에너지보존법칙은 역학적 과정에 한해 성립되는 것이며, 여기에 다른 형태의 에너지(열·전기 등)가 관여할 때는 성립하지 않는다.이러한 점을 극복하고 에너지 변화과정을 모든 에너지로 확장하여 모든 에너지에 대해 보존법칙이 성립한다는 것이 열역학 제1법칙이다. 이 법칙은 물리학 전반에 걸쳐 성립하는 기본법칙으로 인정한다

<중 략>

금속구와 마우스 볼의 두 가지 경우 모두 운동을 시작하기 전에 가지고 있던 위치에너지 보다 트랙을 떠날 때 에너지가 적었다. 이론상 두 위치에서의 에너지 값은 같아야 하는데 실험에서 에너지가 줄어든 것으로 나온 것은 오차로 간주할 수 있다. 이것은 원형트랙을 가까스로 지나는 높이를 측정한데서도 이론값보다 실험값이 더 큰 높이를 나타내는 것으로 보아 중간에 역학적 에너지의 손실이 발생했음을 알 수 있다.

<중 략>

오차의 가장 큰 원인은 쇠구슬 또는 마우스 볼 과 트랙 사이의 마찰에 의한 역학적 에너지 손실이라고 볼 수 있다. 그렇게 생각하는 이유는 금속구의 경우가 마우스 볼 보다 오차, 즉 에너지 손실이 크기 때문이다. 손으로만 만져 보아도 쇠구슬 보다는 마우스 볼의 마찰계수가 큼을 알 수 있는데, 이렇게 되면 마찰력이 커진다. 이때 마찰력이 커짐으로써 마찰에 의한 역학적 에너지 손실이 더 커진다고 생각할 수도 있으나 마찰력에 의해 손실되는 에너지는 마찰력과 미끄러진 거리의 곱으로 나타난다.



참고 자료

없음

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