대학교 물리실험(시지프스의 고민) 보고서

소개

대학교 물리실험(시지프스의 고민) 보고서 입니다. 항상 양질의 순수 자료만을 올립니다.

목차

실험제목: 시지프스의 고민
목적 및 요약
배경이론
실험방법
결론 및 토의

본문내용

목적 및 요약
이 실험은 지구의 중력 하에서 운동하는 물체의 운동에너지와 퍼텐셜에너지 사이의 변환 관계, 즉 역학적 에너지의 보존을 살펴보기 위한 것이다. 또한 쓸림에 의한 효과도 알아본다. 이 실험에서는 어떤 높이에서 궤도 레일로 공을 굴리고, 빗살문 검출기를 사용하여 일정한 높이 차를 지나는 동안 ΔT를 구하여, t와 h 사이의 관계를 알아냄으로써 역학적 에너지의 보존 여부를 따진다. 이 실험을 통해 얻은 결과를 살펴보면 이론치와 측정치 사이에 오차가 발생한다. 이것은 운동에너지로 전환되어야 할 퍼텐셜에너지가 다른 곳으로 손실되었음을 의미한다. 여기서 그 손실은 실험상의 미숙, 쓸림으로 인한 손실로 보았다. 다시 말하면 고립된 계 내에서는 역학적 에너지는 보존되지 않았지만 쓸림힘에 의한 에너지의 손실과 그 밖의 다른 외부 효과를 감안한다면, 전체적인 에너지의 양은 변화가 없다.

배경이론
중력과 같이 서로 떨어져 있는 물체 사이에 작용하는 힘을 이해하는 방법으로 한 물체 주위의 공간에 형성된 (중력)마당(gravitational field)을 생각하고, 이 마당이 다른 물체에 힘을 미치는 것으로 생각한다. 또, 힘을 받은 물체는 가속운동을 하므로 그 운동 속력과 운동에너지가 증가한다. 외력이 가해지는 경우에는 그 외력이 일을 하는 것으로 역학적 에너지의 증가를 이해할 수 있지만, 중력 마당에 의한 물체의 가속운동은 중력 마당 내에서 물체가 갖는 퍼텐셜에너지(potential energy)에 의한 것으로 간주한다. 즉, 퍼텐셜에너지는 운동에너지로 바뀔 수 있는, 또는 일을 할 수 있는 능력을 의미한다.
퍼텐셜에너지는 변화량이 정의되는 양이기 때문에 절대값은 정해지지 않을 뿐더러 큰 의미가 없다. 따라서 편리한 표준 위치(예: 지구 표면)를 택하고, 그 표준 위치에서의 퍼텐셜에너지를 임의의 편리한 값(예: U지구 표면 = 0)으로 정하면, 높이 h 인 곳에서 이 물체의 중력 퍼텐셜에너지는

이다.

그러나 쇠 공의 운동은 중심의 운동만으로는 충분히 설명되지 못한다. 이는 중심의 위치가 변하지 않더라도 쇠공이 얼마든지 도는(회전) 운동을 할 수 있다. 일반적으로 쇠공과 같은 강체(단단한 물체, rigid body)의 운동에너지는 질량 중심의 나란히 옮김(병진) 운동에너

참고자료

· 없음