[물리학 실험] 진동과 에너지 측정 : 진동하는 계에서의 용수철과 카트의 운동을 이해하고, 탄성위치에너지와 운동에너지의 변화를 이해한다

소개글

[물리학 실험] 진동과 에너지 측정 : 진동하는 계에서의 용수철과 카트의 운동을 이해하고, 탄성위치에너지와 운동에너지의 변화를 이해한다에 대한 보고서 자료입니다.

목차

진동과 에너지

Ⅰ.실험 목적 및 배경이론
1.실험목적
2.배경 및 이론

Ⅱ.실험내용(실험조건 및 순서)

Ⅲ. 실험결과

Ⅳ.고찰

Ⅴ.질의응답

본문내용

ex) 마찰력, 공기저항, 추진력
c. 만약 공기저항이나 마찰력같은 비보존력이 존재하지 않았다면 그래프는 밑의 간이<탄성위치에너지 + 운동에너지> 그래프와 같이 결과 값이 일직선으로 나타날 것이다.
< 비보존력이 없을 경우의 간이<탄성위치에너지 + 운동에너지> 그래프 >
Ⅳ.고찰
a.실험결과의 그래프에서 탄성위치E와 운동E의 합은 일정해야 하지만 점점 줄어드는 이유는 외력이 작용하여 역학적E가 보존되지 않기 때문이다.
b.마찰력이 존재하여 수치상 오차가 약간씩 나며, 용수철이 단단히 고정되어 있지 않아 실험 중에 용수철이 자주 빠져 실험하는데 시간이 오래 걸림.
c.처음 실험할 때 실험결과 첫 번째 그래프에서 탄성위치E와 운동E의 자리가 바뀌어 나왔다. 그 이유는 실험 설정을 할 때 운동센서의 방향을 고려하지 않았기 때문이다.
Ⅴ.질의응답
1.힘의 값이 양으로 가장 큰 경우 변위, 속도, 가속도의 값을 설명하라.
-실험결과의 두 번째 그래프를 보아 힘이 최대 일때, 가속도는 힘과 비례하므로 최댓값을 가지고, 변위는 최솟값을 가진다(여기서 변위는 음의 값을 가지지만 여기서 음의 값은 처음 기준으로 정한 거리보다 가깝다는 것을 의미한다.), 그리고 속도는 0에 가까워 지는 것을 확인 할 수 있다. 속도가 0에 가까워지지만 이전에 속도는 -값에서 +값 쪽으로 올라오는 것을 확인 할 수 있다(가속도가 있음을 확인 할 수 있다.)
2.측정된 힘, 가속도, 변위 값으로부터 용수철 상수를 계산하는 식은?
F = = ma , k = -
위의 식에서 F=힘,=변위, a=가속도,m=카트의 질량 이므로 위의 식으로 용수철 상수 k를 구할 수 있다.
3.운동E와 탄성위치E 값의 시간적인 변화를 설명하라.
-시간이 경과함에 따라 운동E가 줄어들 때는 탄성위치E가 커지고, 운동E가 커질 때는 탄성위치E가 줄어든다. 카트가 용수철을 당겨 길이가 늘어나 탄성위치E가 증가할 때 속도는 줄어들어 운동E가 줄어든다. 카트가 용수철이 당겨질 때는 늘어난 길이가 줄어들면서 탄성위치E는 줄어들고 속도는 증가하므로 운동E는 증가한다.
4.운동E와 탄성위치E를 더한 총 에너지는 시간이 지남에 따라 어떻게 변화 하는가?
-운동E와 탄성위치E를 더한 값은 시간이 지날수록 점점 줄어든다.
5.계의 총 역학적E가 변화하는 이유는 무엇인가?
-마찰력, 공기저항과 같이 외력에 의해 운동E와 탄성위치E가 다른 세부적인 E로 빠져나가 보존이 되지 않기 때문이다.

키워드

진동,   에너지,   물리학 실험,   용수철,   훅의 법칙,   카트의 운동,   탄성위치에너지,   운동에너지,   뉴튼의 제2법칙,   진동과 에너지 측정