일, 일률, 에너지 및 만유인력법칙

목차

일(Work)
일률(Power)
에너지(Energy)
운동에너지
포텐셜에너지
고립계의 역학적 에너지 보존법칙
일-에너지 정리
뉴턴의 만유인력 법칙과 중력

본문내용

블록 들어 올린 거리x[m]로, 세로축을 F[N]으로 그래프를 다시 그린다. 식 (7.2) 대로 힘을 적분하여 나무블록에 한일을 구한다. “Integral”을 이용하여 나무블록을 들어 올리는데 한 일이 몇줄 [J]인지 구한다.
4) 나무블록의 질량을 저울로 측정하고 이 값과 들어 올린 높이로부터 중력 포텐셜 에너지를 계산한다. 실험과정 1)~3)에서 측정으로 구한 결과의 한 일과 이 계산으로 구한 나무블록에 저장한 중력 포텐셜 에너지가 일치하는지 비교한다.
실험 C. 만유인력 법칙
1) 1798년 헨리 캔번디시의 중력상수 측정방법을 현대화한 실험 장치이다.
크고 무거운 질량 2개와 작고 가벼운 질량 2개 사이의 만유인력을 비틀림 저울을 이용하여 2개는 진자 팔(막대기)로 서로 연결되어 있고 이 막대기 가운데에 가는 금속 띠로 수직으로 매달려 비틀림 진자 역할을 한다. 이 둘 사이의 매우 작은 비틀림을 측정하기 위하여 비틀림 저울의 가운데 부탁된 거울에 레이저 빔을 쏘고 반사된 이 레이저 빔을 멀리서 관찰한다. 먼저 무거운 물체 m1의 위치를 위치 A에 두고 멀리 배치한 스크린에 반사 레이저 빔의 위치를 마킹한다. 무거운 물체 m1의 위치를 위치 B로 옮기면 위치 A에서와 달리 반대방향의 힘이 생길 것이다. 이 힘에 의하여 질량 m1가 가속운동 할 것 이다.
그런데 본 실험 방법에서는 미세이동거리를 바로 측정하지 않고 레이저 빔 거울반사로 멀리 설치된 스크린에 나타나는 이동거리를 대신 측정한다.
이 실험에서 측정하는데 반사 레이저 빔의 진동이 심하고 그 주파수도 매우 낮다. 그래서 본 실험을 수행하는 데 시간이 많이 소요된다. 주위의 진동에 매우 민감하니 실험대가 무겁고 잘 고정된 것을 사용해야 한다.
이 실험을 통해 과 사이의 만유인력 크기 , 중력상수 G를 구하고 이론값과 비교하라.
-지구본에서 축척과 실측으로 지구반지름을 구하라. 지구 중력 가속도 크기 , 뉴턴 운동 제2법칙인 식, 만유인력 및 만유인력 상수인 식과 식을 이용하여 지구 질량을 구하라.
지구반지름과 지구질량을 이용하여, 작은 납공과 지구 사이의 지구 중력을 구하라. 남공사이의 만유인력과 작은 남공과 지구 사이의 지구중력을 서로 비교하라. 두 가지 만유인력의 크기 비는 몇 배인가?
(3) 실험 장비 및 재료
10x10x300 나무블록 3개, 실 50, 2 각도기 1개, 5m 줄자 1개, LabPro 센서 인터페이스 1세트, 운동(변위)센서 1개, 운동(변위)센서 보호용 철망 1개, 힘 센서 1개, 지름 6.2mm 길이 60cm 황동막대 5개, 최대 측정값 2kg 해상도 10mg 전자저울 1대, 수준기1개, 1.2mX0.5m 나무판자 1개, 덕 테이프 1개, 문구용 가위 1개, PASCO scientific 사의 Model AP-8215 Gravitation Torsion Balance(Instruction Manual 및 Experiment Guide 포함)1세트, PC 1대, 실험 분석용 소프트웨어 Vernier사 Logger Pro3 1 copy, 지구본

키워드

일,   일률,   에너지,   운동에너지,   포텐셜에너지,   역학적에너지보존법칙,   뉴턴,   만유인력