역학적 에너지 보존(강체의 공간운동) [일반물리실험1 A+받았습니다.]

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2015.12.22
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2015.05
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목차

1. 실험목적
2. 실험원리
3. 실험기구 및 장치
4. 실험방법
5. 실험결과 및 분석
6. 참고문헌

본문내용

1. 실험목적
지상의 중력장에서 역학적 에너지 보존 법칙을 확인하기 위하여 경사면과 원주궤도를 따라 구를 굴러 내려가게 하며 물리량들을 측정한다.

2. 실험원리
구가 굴러서 운동을 진행할 때 운동에너지 는 첫 번째 식에서 둘째 항은 회전운동에너지이고 구의 관성 모멘트 는 이며(: 구의 반경), 이다.
*구가 점 (높이 )에서 정지상태로 출발하여 그림1. 과 같은 경로를 굴러 내려 원형 궤도를 이탈하지 않고 맨 윗점 를 겨우 통과할 경우, 점 에서 역학적 에너지 와 원형궤도에서 가장 바닥에 있는 점 에서 구의 속력 를 구해보자. 겨우 궤도를 이탈하지 않고 점 를 통과하였으므로 원심력의 크기와 중력의 크기는 같아야 한다.

<중 략>

(1)트랙과 지지대는 클램프로 연결한다.
(2)각도기로 트랙의 각도를 측정
(3)쇠구슬을 굴리는 높이를 측정하고 구슬을 굴린다.
(4)높이가 충분하지 않으면 최고점에 도달하기 전에 수직항력이 0이 되므로 원을 그리지 못한다.
(5)영상과 같이 가까스로 원을 그리는 높이를 측정한다.
(6)4개의 각도에 대해 높이가 변하는지 측정해본다.
(7)이번에는 트랙경사면상의 두 점을 지나는 시간을 측정하는 실험이다.
(8)2개의 포토게이트센서를 연결한다.
(9)주의할 점은 포토게이트의 적외선이 트랙의 틈을 통과 할 수 있게끔 설치하는 것이다.
(10)센서에 불이 들어오면 트랙에 빛이 가려진 상태이다.
(11)위치를 잘 조절해서 센서의 불이 꺼지게 한다.
(12)포토게이트타이머의 measurement에서 Time을 선택한 수 mode에서 two gate를 선택한다.

<중 략>

먼저, 첫 번째 표에서 나타낸 오차에 대해 고찰해보기로 하였다.
이 두 실험에서 초기에 운동을 시작하는 높이가 높아질수록, 즉, 초기의 역학적 에너지가 많으면 많을수록 손실되는 에너지 또한 많아짐을 알 수 있다. 이를 통해 손실되는 에너지도 높이에 비례한다는 사실을 유추할 수 있었다.

참고 자료

일반 물리학 실험, 김용민 외, 북스힐, 57p-60p, 2015

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