물리실험 보고서 단진자의 운동과 중력 (일반물리학실험)_인천대

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목차

Ⅰ. 개요 (Introduction)
Ⅱ. 이론 (Theory)
Ⅲ. 실험장치 및 실험절차 (Apparatus & Procedure)
Ⅳ. 데이터 및 결과 (Data & Results)
Ⅴ. 오차분석 (Error Analysis)
Ⅵ. 토의 (Discussion)
Ⅶ. 참고문헌 (References)

본문내용

Ⅰ. 개요 (Introduction)
단진자의 주기를 측정함으로써 진자의 길이와 추의 질량이 주기에 미치는 영향을 알아보고, 측정된 주기로 중력가속도의 값을 계산해보며, 진자의 위치에너지와 운동에너지를 측정하여 에너지가 보존됨을 증명해보는 실험이다.

Ⅱ. 이론 (Theory)
-단진자: 가벼운 줄에 매달린 입자의 수직평면 내 운동

1) 단진자의 운동방정식과 해
길이가 L이고 위쪽 끝이 고정된 가벼운 줄에 매달린 단진자를 고려.
중력의 접선성분은 이고 항상 변위와 반대 방향인 쪽으로 작용한다. (복원력)

단진자는 질량을 무시할 수 있는 실이 한 쪽 끝에 질량 m인 추를 매달아 일정한 진폭으로 진동운동을 하는 것이다. 이 진자는 실의 장력과 추에 걸리는 중력에 의해 복원력이 형성되고, 이 복원력에 운동 제 2법칙을 적용하면 과 같다. 따라서 복원력에 의해 움직이는 진자의 운동은 로 표현해 줄 수 있다. 여기서 는 진자가 움직인 거리다. 이것은 호의 원리에 따라 로 나타낼 수 있으므로 위 식을 다시 표현하면 로 나타낼 수 있다. 만일 단진자의 진폭 가 작을 경우에는 로 쓸 수 있고, 이는 로 나타낼 수 있다. 즉, 이고, 이건 로 나타낼 수 있다.

⇒해 maxcos , max 최대각변위
-단진자의 각진동수 :
-단진자의 주기 : (주기는 질량에 무관하다.)

*단진자의 주기는 단지 길이와 그 지점의 중력가속도 값에만 의존하므로 시간측정기로 이용할 수 있으며 자유낙하 가속도를 정확히 측정할 수 있는 도구가 된다.

2)단진자의 역학적 에너지 보존
길이 인 가벼운 줄에 질량 인 구가 매달려 있는 진자가 있다. 점 를 축으로 줄이 연직 방향과 의 각도를 이루도록 하여 정지상태(점 A )에서 놓았다. 점 의 회전축은 마찰이 없다.
(A) 가장 낮은 점 B 를 통과할 때, 구의 속력
진자와 지구 계 : 역학적 에너지 보존
역학적 에너지가 보존되고 중력으로 인해 추의 경로에서 가장 낮은 지점을 지날 때, 추의 속도가 가장 빨라지고 가 되고, 로 cos 이 된다.

참고 자료

일반물리학실험, 강준희 외 10명 등, 북스힐, 2019
단진자의 운동과 중력 실험 설명 ppt 및 영상