물리학및실험 역학적 에너지 보존 결과포함

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목차

역학적 에너지 보존
1. 실험목표
2. 이론적 배경[실험원리]
3. 실험 방법
4. 실험 기구 및 장치
5. 실험 시 주의사항
6. 예상 오차
7. 참고 문헌

역학적 에너지 보존
1. 실험 결과
2. 토의
3. 참고문헌

본문내용

1. 실험목표

경사면과 원주궤도를 따라 쇠구슬을 굴리는 과정에서 쇠구슬의 회전운동 에너지를 포함하는 역학적 에너지의 보존을 관찰한다.

2. 이론적 배경[실험원리]

* 역학적 에너지 보존에 관한 이론적 배경
- 역학적 에너지=운동 에너지+위치에너지
1) 중력장에서의 역학적 에너지 보존
A점과 B점 사이에서 위치에너지가 한 일은 운동에너지의 변화량과 같다.

즉, A점과 B점의 역학적 에너지는 일정하다.
또한, 최고점에서의 역학적 에너지는 그 상황에서의 위치에너지이며, 바닥에서의 역학적 에너지는 그 상황에서의 운동에너지이다.
2) 에너지의 보존
에너지는 생성되거나 소멸되지 않고 단지 다른 형태의 에너지로 전환될 뿐이다.
즉. 에너지를 소비한 만큼 역학적 에너지나 열에너지가 증가한다.
* 실험에서의 원리
- 경사면의 높이 h되는 곳에서 반지름이 r이고 질량이 m인 쇠구슬이 정지상태에 서 출발하여 굴러 내려오면 쇠구슬은 운동에너지를 가지며 또한 회전운동에 대한 관성모멘트를 가지게 된다. 역학적에너지 보존법칙에 따라
(1)
이다. 여기서 v와 w는 경사면 바닥에서 쇠구슬의 선속도와 각속도이다. 또한 구 르는 물체는 물체의 형태와 회전반지름에 따라 각기 고유한 관성모멘트를 가지 게 된다. 이 쇠구슬의 관성모멘트이며, 이므로 경사면 바닥에서
속도는
(2)
이다. 실제 실험에서는 r은 미끄러짐이 없다는 가정아래서 원주궤도와 쇠구슬의 회전중심축 사이의 거리가 된다. 쇠구슬의 높이 h에서 정지상태에서 출발하여 그림 1.4.1과 같은 경로를 굴러 내려 원형 트랙의 꼭지점 T를 겨우 통과하는 경우, 꼭지점 T에서 역학적에너지 E와 점 B에서 쇠구슬의 속도 v는 다음과 같 이 구해진다.

참고 자료

http://myhome.naver.com/kjb1003/noname3-1.htm
http://heebok.kongju.ac.kr/experiment/dynamics/fm10.html
건국대 물리학과, 2003년, 일반물리학 실험, 북스 힐, 25~33p