역학적에너지보존

본문내용

로 인해 미세한 오차가 생긴다. 만약에 세트를 밀폐시켜서 실험을 했다면 오차가 줄어들긴 했을 테지만 그렇다고 해서 아예 오차를 무시할 수는 없다.
※보존 법칙 6가지
1. 에너지 보존
Ein - Eout = +△Esys
모든 계를 고려할 때 언제 어디서나 성립하는 법칙이다. 에너지는 한 계(system)에서 다른 계로 이동 할 수도 있고, 다른 종류의 에너지로 변형될 수도 있지만 홀연히 사라지거나 생성되지는 않는다.
역학적 에너지 보존
ㄱ) 비보존력만 작용하는 운동
일 W = △K.E. = Wc = -△P.E. 관계에서
△K.E. + △P.E. = 0 -> △(K.E. + P.E.) = △E = 0
K.E. + P.E. = E = 일정
따라서, 역학적 에너지 = 운동에너지(K.E.) + 위치에너지(P.E.) = 일정
ㄴ) 비보존력과 보존력이 함께 작용하는 운동
일 W = △K.E. = Wc + Wnc = -△P.E. +Wnc 관계에서
△K.E. + △P.E. = Wnc -> △(K.E. + P.E.) = △E = Wnc
따라서, 비보존력이 한일(Wnc)은 역학적 에너지를 증가시킨다(+△E).
열역학 제 1법칙
Qin = △U + W
계에 입력된 열에너지(Qin)는 내부에너지를 증가시키거나(+△U), 외부에 일을 하는데(W) 쓰인다.
dQin = dU + dW = Cv dT + P dV = C dT
Qin = ∫ Cv dT + ∫ P dV
열에너지 : Q = C △T = mc △T [cal]
내부 에너지 : U = (3/2) nRT
이상기체 방정식 : P V = nRT
기체가 한 일 : W = ∫ P dV
2. 선운동량의 보존 (P = m v = 일정)
병진력 F = 질량×가속도 = m a : 직선 운동을 일으키는 힘.
선운동량 P = 질량(병진운동에 대한 관성저항)×속도 = m v
∑F = ∑F(작용/반작용) + ∑F(외부의 병진력) = dP/dt 에서
∑F = 0 이 되면, P= 일정(상수)해야만 한다.
즉, P1 = P2 = 일정 : 선운동량이 보존된다.
모든 병진력들의 알짜 벡터 합이 0 이 되는 운동계(system)에서는 선운동량 사건의 전과후에 변하지 않는다. 운동량 보존법칙은 역학적 에너지 보존법칙보다 더 일반적이어서 더 광범위한 경우에 적용이 가능하다.
3. 각운동량의 보존 ( L = mvr = I ω = 일정 )
회전력('토크'라고도 함) τ = 힘 × 팔길이(arm length) : 회전을 일으키는 힘.
각운동량 L = 관성 모멘트(회전운동에 대한 관성저항)×각속도 = I ω
∑τ =∑τ(작용/반작용) + ∑τ(외부의 회전력) = dL /dt에서
∑τ = 0 이 되면, τ = 일정한 값이여야만 한다.
즉, τ1 = τ2 = 일정 : 각운동량이 보존된다.
모든 회전력들의 알짜 벡터 합이 0이 되는 운동계(system)에서는 각운동량은 사건의 전과 후에 변하지 않는다.
4. 전하량의 보존
전하는 동일한 수의 양전하와 음전하로 분리되었다가 다시 결합할 뿐이지, 어느 한쪽의 전하가 더 생기거나 없어지지는 않는다. 따라서 모든 공간에 대해 조사해 볼 때, 전하량의 총합은 0 [C]이 되야 한다. 전기자기학의 가장 근본적인 법칙으로 항상 성립 되어야 한다.
5. 바룐(baryons)의 보존
자연에서 일어나는 어떤 반응에서든 발생하는 바룐[중성자, 양성자 등]의 수는 일정하다.
6. 렙톤(leptons)의 보존
어떤 반응에서든 렙톤[ 전자, 뮤 메존(mu meson), 뉴트리노]의 총개수를 일정하다.
. 참고자료
일반물리학실험 건국대학교 (주)북스힐
일반물리학실험. 김영식 외. (주)복스힐.
대학물리학 대학물리학 교재편찬위 (주)북스힐

키워드

역학적에너지,   보존 ,   물리