(일물실)에너지 보존 법칙

목차

1. 서론

2. 이론 및 원리
1) 운동에너지
2) 일과 운동에너지
3) 보존력
4) 역학적 에너지 보존
5) 만곡형 코스

3. 실험 장치 및 방법

4. 실험 결과

5. 토의

본문내용

실험제목 : 에너지 보존 법칙

서론
자동차는 대기위치에서 출발해 다양한 형태의 트랙 (언덕, 골, 만곡, 직선트랙)을 지나게 되며, 스마트타이머에 연결된 포토게이트를 사용하여 트랙 위의 다양한 지점에서 자동차의 속도를 측정한다.
출발 높이로 위치에너지를 계산하고 운동에너지는 측정된 속도로부터 계산한다. 트랙의 두 지점에 대해 총 에너지를 계산하고 비교해본다. 자동차가 대기위치에서 출발하여 만곡을 막 지나는 높이를 에너지 보존과 구심 가속도로부터 예측할 수 있다. 그리고 나서 실제 롤러코스터에 대해서 예측을 진행해 볼 수 있다. 또한, 자동차가 언덕 윗부분에서 출발하여 만곡의 정점을 지나면, 만곡의 정점에서 자동차의 속도를 측정 할 수 있고, 겉보기 무게 (수직 항력)뿐 아니라 구심가속도 또한 계산할 수 있다.

토의
언덕형 실험과정(HILL PROCEDURE)에서 초기 에너지와 정점 에너지, 초기 에너지와 최종 에너지의 손실률을 볼 수 있었다. 이론적으로 역학적 에너지 보존 법칙에 의해 초기 에너지, 정점 에너지, 최종 에너지는 다 같은 값을 보여야 한다. 하지만 실제로는 카트와 레일과의 마찰력, 공기저항과 같은 요인으로 에너지 손실이 생긴다. 실험 값에서 정점 손실률은 11.71%, 최종 손실률은 27.80%로 초기 에너지에 비해 최종 에너지가 손실된 값을 볼 수 있다.
만곡형 실험과정에서 만곡의 반경을 통하여 예상 출발 높이를 알 수 있다. 그러나 실제 출발 높이는 그보다 더 위에서 카트를 출발 시켜야 카트가 만곡레일을 통과할 수 있다. 이러한 이유는 언덕형 실험과정과 마찬가지고 마찰력, 공기저항과 같은 외부력에 의해 에너지 손실이 되기 초기 에너지를 더 높게 해줘야 한다. 그리고 초기 총 에너지와 만곡에서 총 에너지의 손실률을 비교해 보았다. 에너지 손실률은 10.99%으로 초기 에너지에 비해 만곡일 때 에너지가 더 낮은 값으로 계산되었다.

참고자료

· 없음