역학적 에너지 보존

목차

1. 실험목적

2. 이론적 배경
2.1. 중력 위치 에너지
2.2. 운동 에너지
2.3. 역학적 에너지 보존

3. 실험 방법
3.1. 준비물
3.2. 실험 방법

본문내용

1. 실험목적
운동에너지와 위치에너지가 변환되는 동안 역학적 에너지가 보존됨을 확인한다.

2. 이론적 배경
2.1. 중력 위치 에너지
질량 m인 물체를 지면으로부터 처음 높이 y_i에서 나중 높이 y_f까지 들어올리는 경우를 고려해 보자. 물체를 가속도 없이 천천히 들어 올리는 경우, 들어 올리는 힘은 물체에 작용하는 중력과 크기가 같으며, 이때 물체는 평형상태에서 등속 운동하는 입자로 모형화 할 수 있다. 물체가 위쪽 방향으로 움직이는 동안 외력이 계에 한 일은, 위로 작용하는 힘F ⃗_app와 위쪽 방향의 변위 Δr ⃗=Δyj ̂의 곱과 같다.
W_ext= (F ⃗_app) ⋅ Δr ⃗= (mgj ̂) ⋅ [(y_f-y_i) j ̂] = mgy_f-mgy_i
환경으로부터 계에 작용하는 힘은 들어올리는 힘뿐이므로, 이 결과는 계에 한 알짜 일이 된다.
따라서 mgy를 중력 위치 에너지(gravitational potential energy) U_g로 정의할 수 있다.
U_g ≡ mgy
(Raymond A. Serway, John W. Jewett (2014))

참고 자료

단국대학교 물리학과 일반물리학실험1 (2017), http://cms.dankook.ac.kr/web/physics/7?p_p_id=Bbs_WAR_bbsportlet&p_p_lifecycle=2&p_p_state=normal&p_p_mode=view&p_p_cacheability=cacheLevelPage&p_p_col_id=column-2&p_p_col_count=1&_Bbs_WAR_bbsportlet_extFileId=70400
Raymond A. Serway, John W. Jewett (2014), Principles of Physics 5th Edition, 북스힐, 167쪽
Raymond A. Serway, John W. Jewett (2014), Principles of Physics 5th Edition, 북스힐, 172쪽
Raymond A. Serway, John W. Jewett (2014), Principles of Physics 5th Edition, 북스힐, 303쪽
skywalker222 (2017), http://mathphysics.tistory.com/21?category=600205