일반물리실험 실험6 구슬 롤러코스터

목차

1. 실험1.내리막과 오르막
2. 실험2. 360도 회전

본문내용

실험1.내리막과 오르막
(1) 레일을 조립해서 아래와 같은 내리막과 오르막으로 이루어진 롤러코스터를 만든다.
(2) 높이 h1에서 쇠구슬을 굴렸을 때 바닥에서의 속력(v)과 최종 높이 h2를 예측해보라.
구슬을 굴리면 역학적 에너지가 보존된다. 이때 바닥에서의 중력에 의한 위치에너지를 0이라 정하면 mgh_1=1/2mv^2= mgh_2에서 v=√(2gh_1 ) 로 속력을 알 수있고 h_1=h_2로 높이는 같을 것으로 예상된다.
(3) 바닥에서의 속력을 photo-gate를 사용하여 측정하라. 몇 가지 서로 다른 높이에서 구슬을 굴려보고, 아래 예와 같이 측정값과 이론적인 예측값을 모두 그래프로 그려서 비교해보라.
실험방법: 바닥에 포토게이트 두개를 붙여 쇠구슬이 지나갈 때 속력을 측정한다
실험주의사항: 레일이 휘지 않도록 신경 쓰며 쇠구슬이 튕겨져 나가지 않도록 주의한다
(4) 실험값과 이론값이 차이가 나는 원인을 설명해보라. (생각 없이 습관적으로 ‘마찰 때문’이라고 말하지 말라.) 쇠구슬의 위치에너지가 운동에너지로 모두 변환되지 않았다면 그 나머지 에너지는 어디로 간 것일까?
실험값과 이론값이 차이가 나는 이유는 포토게이트가 쇠구슬을 제대로 인식하지 못했기에 나타나는 오류라고 크게 생각된다. 포토게이트가 쇠구슬을 잘 인식하지 못하여 두개의 포토게이트를 붙여서 측정했더니 간격이 약 2cm정도 밖에 되지 않아 포토게이트가 잴 수 있는 최소단위인 0.001초 보다 빨라 제대로 측정이 힘들었던 것 같다. 또한 위의 이론값은 위치에너지가 전부 운동에너지로 전환되는 이상적인 상황을 가정하고 계산한 것이므로 실제로는 이러한 전환이 불가능하다.
공이 레일을 지나면서 내는 소리도 에너지이고, 공이 레일과의 마찰로 인해 발생하는 열에너지 쇠구슬이 회전하면서 나타나는 회전운동에너지 등등 수많은 에너지로 전환되므로 이론값과 실험값이 다르게 나온다고 생각된다. 거기에 더하여 레일의 불완전함, 쇠구슬의 공기저항 또한 오차의 원인이 된다고 생각된다.

참고자료

· 없음