(물리) 3. 역학적 에너지 보존

소개글

(물리) 3. 역학적 에너지 보존에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험목표
2. 실험이론
3. 실험기구
4. 실험방법
5. 출처
6. 실험결과
7. 토의

본문내용

89.2
88.84
(단위 : cm)
<경사각이 없을 때> <경사각이 있을 때>
트랙 끝점의 높이 (y) = 82.0cm 트랙 끝점의 높이 () = 89.0cm
출발점의 높이 (h) = 56.7cm 트랙 끝점과 실험대의 거리 (H) = 7.0cm
트랙의 경사각 () =
출발점의 높이 () = 49.5cm
원형 트랙의 반경 (R) = 15.5cm
<경사각이 없을 때>
쇠구슬이 포물선 운동을 하며 지면에 떨어질 때의 궤도를 식으로 나타내면 식 ⑫에 의해서
(는 쇠구슬의 초기 위치의 y좌표이고, 는 초기각)
이를 정리하면 ⑬
경사각이 없을 때 이므로 = ∴ ⑭
x=(수평거리), y=(트랙 끝점의 높이)=82.0을 식 ⑭에 대입하여 점 C에서 구의 속도 의
실험값을 구하면 아래와 같다.
횟수
1
2
3
4
5
평균
(cm/s)
식 ②인 를 이용하여 속도 의 이론값을 구하면,
== (cm/s)
∴ : = : = 1 : 1.27
<경사각이 있을 때>
경사각 =일 때, 식 ⑬ 을 이용하여 값을 구하고, 이를 식 ⑪ 에 대입하여 값을 구한다.
횟수
1
2
3
4
5
평균
(cm/s)
(cm/s)
식 ⑨ 에서 를 계산하면,
= = (cm/s)
∴ : = : = 1 : 1.11
7. 토의
쇠구슬이 처음 출발한 높이 h에서 물체는 mgh만큼의 역학적 에너지를 갖는다. 이 역학적 에너지는 에너지 보존 법칙에 의해 보존되어야 한다. 하지만 실험결과를 보면, 경사각이 없을 때는 점 C에서 구의 속도 실험값과 이론값이 1:1.27의 비를 이루었고, 경사각이 있을 때는 점 B에서 구의 속도 실험값과 이론값이 1:1.11의 비를 이루었다. 이처럼 역학적 에너지가 보존되지 않음을 관찰 할 수 있었다.
이 오차의 원인으로 첫째로 공기저항과 마찰력을 들 수 있다. 실험기구와 쇠구슬 사이에 마찰력이 발생하면서 이 마찰에 의해 생긴 열에너지로 위치에너지의 일부가 손실된다. 따라서 공기정항과 마찰력을 무시한 이론값과 차이가 생기게 된다. 이 때 발생한 열에너지까지 포함한다면 에너지 보존은 성립될 것이다.
둘째로 측정의 부정확함을 들 수 있다. 쇠구슬이 원형트랙의 꼭짓점 T를 간신히 접촉하면서 지나갈 때의 출발점의 높이를 정확하게 찾을 수 없다. 또한 쇠구슬이 포물선 운동을 하며 지면에 떨어질 때의 정확한 위치를 알 수 없어 수평거리에서도 오차가 발생한다. 그리고 줄자와 각도기의 눈금을 정밀하게 읽을 수 없기 때문에 오차가 발생하게 된다.

키워드

물리,   역학적 에너지 보존,   에너지 보존 ,   역학적 에너지 보존