강체의 공간운동/ 역학적 에너지 보존

소개

물리 및 실험-강체의 공간운동/ 역학적 에너지 보존

목차

실험 주제
실험 목적
실험 기구
기본 원리
실험 방법
고 찰

본문내용

역학적 에너지 보존
실험 주제: 강체의 공간운동

실험 목적: 사면과 원주 궤도를 따라 금속구를 굴리는 과정에서 구의 회전 운동 에너지를 포함하는 역학적 에너지의 보존을 살펴본다.

실험 기구: 강체의 공간 운동장치 버니어 캘리퍼스
줄자 각도기 수직자 갱지와 먹지

기본 원리
일반적으로 운동체의 위치에너지와 운동에너지는 서로 전환할 수 있으며, 외부 힘이 작용하지 않는 한 서로 전환하여 그 합은 항상 일정하게 유지된다. 이러한 관계를 역학적 에너지보존법칙이라 하며, 이 법칙이 성립하는 역학계를 보존계라고 한다. 여기에 다른 형태의 에너지(열·전기 등)가 관여할 때는 성립하지 않는다.
이러한 점을 극복하고 에너지 변화과정을 모든 에너지로 확장하여 모든 에너지에 대해 보존법칙이 성립하며 이를 이용해 실험의 에너지 손실을 구할 수 있다.
mgh=½mv²+½Iw² v와w는 경사면 바닥에서 구의 선속도와 각속도이다.
경사면 바닥에서의 속도 v=√10/7gh
따라서 총 역학적 에너지 보존의 표현은
E=½mv²+½Iw² +2mgR이다.
실험 방법
1.강체 공간운동장치를 끝점 C가 수평을 유지하도록 실험대에 장치하고 트랙으로부터 지면까지의 거리y를 구한다.
2.구의 출발점의 높이를 변화시켜 간신히 원을 돌수 있는 높이h를 구한다.
3.이때의 수평거리 x를 5회 구해 평균을 구한다.
4.C에서의 속력을 x와 y를 이용해 구한다.
5.이론값과 비교한다.
6.손실에너지값을 구한다
7.각도를 주어서 위의 값을 다시 측정한다.
8.특정 값들의 비교를 해 보고 손실 에너지를 알아보고 이유를 생각 해 본다.

참고자료

· 없음