[물리학실험]역학적 에너지 보존 실험 report

최초 등록일
2020.04.08
최종 저작일
2019.04
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"[물리학실험]역학적 에너지 보존 실험 report"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 제목

2. 실험 목적

3. 실험 이론
1) 역학적 에너지
2) 운동에너지
3) 위치에너지(퍼텐셜 에너지)

4. 실험 방법

5. 실험 결과

6. 분석 및 토의

7. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 제목 : 역학적 에너지 보존 실험

2. 실험 목적
: 물체가 경사진 면을 미끄러질 때 일어나는 에너지 변환을 통해서 낙하로 인한 위치에너지의 손실과 운동에너지의 증가가 서로 같음을 확인하여 역학적 에너지 보존법칙이 성립함을 알아본다.

3. 실험 이론
1) 역학적 에너지
물체가 운동하면서 물체의 운동에너지와 위치에너지는 시간 또는 위치에 따라 변화한다. 하지만 외부에서 외력이 작용하지 않을 때 운동하는 물체의 위치에너지와 운동에너지의 합은 일정하게 유지된다. 공기저항을 고려하지 않은 진자운동을 예로 들면, 진자의 운동에너지는 가장 낮은 위치에서 최대가 되고 가장 높은 위치에서는 0이 되지만, 위치에너지는 그 반대로 가장 낮은 위치에서 제일 작고 가장 높은 위치에서 최대가 된다. 결국 두 에너지의 합이 일정하게 유지되어 진자운동이 계속된다. 이를 역학적 에너지 보존의 원리라 하며, 이 원리가 성립하는 역학계를 보존계라 한다. 진자운동 외에 용수철 진동도 그 전형적인 예이다. 그러나 이 단계에서의 에너지 보존원리는 역학적인 과정에 한해 성립되는 것이며, 운동과 더불어 다른 형태의 에너지들이 관여할 때는 성립하지 않는다. 이 난점을 극복하고 에너지 변환과정을 모든 에너지에 확장하여 모든 형태의 에너지를 고려하였을 때 그 총합이 일정하게 보존된다는 원리가 바로 열역학 제1법칙이다. 현재 이 법칙은 물리학 전반에 걸쳐 성립하는 기본법칙으로 인정되고 있다. 이렇게 에너지 보존법칙이 물리학 법칙 중에서 가장 강력한 법칙 중의 하나이지만 실험적으로 증명하기는 쉽지 않다. 이 실험에서는 물체가 경사진 면을 미끄러질 때 일어나는 역학적 에너지의 변환을 관찰한다. 운동 중에 최소한의 마찰과 운동을 방해할 물체가 없기 때문에 물체가 트랙을 미끄러질 때 발생하는 위치에너지 손실은 운동에너지 증가와 거의 같게 되며, 운동에너지의 변화로부터 물체의 낙하거리를 이론적으로 구해 봄으로써 역학적 에너지 보존법칙의 성립을 확인한다.

참고 자료

임헌화 외 10인 / 일반물리학 실험 / 형설 출판사 / 2016 / p.43~44
신규승 외 10인 / 일반물리학 / 형설 출판사 / 2015 / p.76, p.79~82
경희대학교 응용물리학과 홈페이지-학부 실험

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