[한양대 에리카 A+]일반물리학실험1 도르래-역학적 에너지 보존

소개

"[한양대 에리카 A+]일반물리학실험1 도르래-역학적 에너지 보존"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 목적

2. 실험 이론
2.1 역학에너지 보존
2.2 기계
2.3 효율

3. 실험 방법
3.1 실험 장치
3,2 실험 과정

4. 실험 결과

5. 분석 및 토의

6. 결과

7. 과제용 질문 해결
7.1 미끄러짐 힘을 이용한 경우와 도르래를 이용한 경우에 사용한 추의 무게는 같지만 평균 힘의 차이가 나는 이유
7.2 복합 도르래와 같은 도구를 사용할 때 역학적 이득은 보지만 에너지의 이득은 보지 못하는 이유
7.3 실제로 실험을 했을 때 역학적 효율이 100%가 나오지 않는 이유

8. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
미끄러짐 마찰을 이용한 경우와 도르래를 이용한 경우의 역학적 에너지 효율 을 비교하고 기계적 이득을 얻기 위한 복합 도르래를 구성해보고 역학적 에너지 보존을 실험을 통해 검증한다.

2. 실험 이론
2.1 역학에너지 보존
계의 역학에너지는 퍼텐셜 에너지 U와 운동에너지 K의 합으로 나타낸 다. 마찰력이나 항력과 같은 비보존력이 작용하지 않고 보존력만이 계 의 내부에 있는 물체에 일W을 할 때 힘은 계의 운동에너지 K와 퍼텐 셜에너지 U사이에 에너지 전환을 일으킨다. 이 때 계는 외부력이 작용 하지 않는 고립계라고 가정한다. 운동에너지의 변화량은 일과 같고 퍼 텐셜에너지의 변화량은 일의 음의 값과 같다. 수식 1과 수식 2를 변형 하여 수식 3을 얻을 수 있다. 운동에너지의 변화량은 퍼텐셜 에너지의 변화량의 음의 값과 같고 이를 통해 어느 한 시점에서의 운동에너지와 퍼텐셜에너지의 합과 다른 한 시점에서의 운동에너지와 퍼텐셜에너지의 합은 서로 같다는 것을 유도해낼 수 있다.
ΔK = W (수식 1)
ΔU = -W (수식 2)
ΔK = -ΔU (수식 3)
즉, 보존력만 작용하는 고립된 계에서 운동에너지와 퍼텐셜에너지는 변 할 수 있지만 그 합인 계의 역학에너지는 변하지 않는다. 이를 역학에 너지 보존 원리라고 한다. 수식 4와 같이 계의 역학적 에너지가 보존되 면 한 순간의 운동에너지와 퍼텐셜에너지의 합을 다른 순간의 합과 같 게 놓을 수 있다. 이 때 운동의 중간과정이나 운동과 관련된 힘이 한 일은 고려할 필요가 없게 된다.
K₂ + U₂ = K₁ + U₁ (수식 4)
ΔEmec = ΔK + ΔU = 0 (수식 5)

2.2 기계
기계는 힘을 배가 시키거나 단순히 힘의 방향을 바꿔주는 장치이다. 모든 기계의 기본원리는 에너지 보존 개념이다. 마찰력이 없다고 가정 한다면 공급한 일은 출력으로 나타나는 일과 같다.

참고자료

· 일반물리학실험-한양대학교 물리교재연구실 편/49~52pages/도르래-역학적 에너지 보존
· 일반물리학 / 개정 10판 / JEARL WALKER 외 2명 / 209~211pages / 역학에너지 보존
· 수학없는 기초 물리 / Paul G. Hewitt / 84~87pages / 기계