[일반물리실험 A+ 자료] 일과 에너지 실험 보고서

소개글

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목차

Ⅰ. 개요 (Introduction)
Ⅱ. 이론 (Theory)
Ⅲ. 실험장치 및 실험절차 (Apparatus & Procedure)
Ⅳ. 데이터 및 결과 (Data & Results)
Ⅴ. 오차분석 (Error Analysis)
Ⅵ. 토의 (Discussion)
Ⅶ. 참고문헌 (References)

본문내용

Ⅰ. 개요 (Introduction)

ⅰ) 실험 목표

1. 물리학적인 일의 의미를 이해하고 물체에 한 일과 물체의 운동 에너지의 변화를 비교
한다.
2. Force sensor를 사용하여 수레에 가해진 힘을 측정하고 photogate with pulley를 이용
하여 수레의 운동을 측정한 다음 일의 양과 에너지의 변화를 비교분석한다.
3. 수레에 가해지는 힘의 크기와 수레의 질량에 따라 일의 크기가 어떻게 달라지는지 알
아 본다.


Ⅱ. 이론 (Theory)

ⅰ) 일정한 힘이 한 일

어떤 계에 일정한 크기의 힘을 가할 때 그 매개체에 의해 계에 한 일이다. 일의 SI 단위는..(중략)

ⅱ) 변하는 힘이 한 일

위치에 따라 변하는 힘이 가해져서 변위가 생긴 경우에 매개체에 의해 계에 한 일이다. x방향, y방향, z방향에 대한 각 1차원 운동을 고..(중략)

ⅲ) 운동에너지와 일 – 운동에너지 정리

(1) 알짜힘이 한 일과 운동에너지

계에 일을 하여 계의 속도가 바뀌는 경우이다. 뉴턴 제 2법칙에 따라 일에 관한 식을 다음과 같이 변형할 수 있으며 이..(중략)

(2) 일-운동에너지 정리


ⅳ) 역학수레 실험의 일과 운동에너지 정리

역학수레가 장력(T)를 받..(중략)

ⅴ) 뉴턴의 제 2법칙 (Newtons second law)

뉴턴의 제 2법칙은 가속도 법칙이라고도 불린다. 물체의 가속도는 물체에 작용하는 힘의 크기에 비례하며 물체의 질량에는 반비례한다는 법칙이다. 뉴턴의 제 2법칙을 수식으로 표현하면 다음과 같다.

ⅵ) Force sensor

측정 부위인 갈고리 부분을 누르거나 당길 때 변화하는 힘에 따라 전기 신호에 변화를 주어 힘의 크기를..(중략)



Ⅲ. 실험장치 및 실험절차 (Apparatus & Procedure)

Force sensor (CI-6537)
Mass and Hanger Set(ME-8967)
추 걸이(50g)와 추 (50~300g)
Photogate with pulley (ME-6838)
String (SE-8050)
실 (합사줄)
Balance (SE-8723)
1.2m Track System (ME-9435A)
Universal Table Clamp (ME-9376)
저울
역학수레
[Collision cart (ME-9454)]
Dynamics Cart (inc. w/ Track)
역학 수레용 무게추
Elastic Bumper (ME-8998)
충격흡수용 패드
수평계


ⅱ) 비교 변인

ⅲ) 실험절차

ⅳ) 주의사항


Ⅳ. 데이터 및 결과 (Data & Results)


ⅰ) 역학수레(역학수레+힘 센서)의 질량( = 0.815 kg)을 유지하면서 추(추+추걸이)의
질량(=0.049kg,=0.099kg, =0.149kg)을 변화시키는 실험

(1) 역학수레의 질량이 일정할 때 추의 질량 변화에 따른 표

(2) 추의 질량 변화에 따른 실험의 힘-위치 그래프와 에 대한 분석


ⅱ) 추(추+추걸이)의 질량의 질량(= 0.049kg)을 유지하면서 역학수레(역학수레+힘센서)
의 질량(=0.815kg, =1.063kg,=1.312kg) 을 변화시키는 실험

(1) 추의 질량이 일정할 때 역학수레의 질량 변화에 따른 표

(2) 역학수레의 질량 변화에 따른 힘-위치 그래프와 역학수레()에 대한 분석


Ⅴ. 오차분석 (Error Analysis)

절대오차와 오차율을 구하기에 앞서 분석 내용에 대한 탐구를 진행한다.
본 실험에서는 실험값이 각 데이터에 1개씩 존재하기 때문에 중앙값,최빈값,평균값,표준편차,표준오차를 구할 수 없다.

ⅰ) 분석 내용에 대한 탐구


(1) 운동에너지의 변화량과 장력에 의해 받은 일 사이의 %오차는 얼마인가? 오차가 발생하는 원인은 무엇인가?


(2) 추의 질량을 바꾸면서 실험한 결과와 수레의 질량을 바꾸면서 실험한 결과를 비교해 보고, 차이를 분석하여 정리해보자.

(3) 추의 질량 변화(,,) 실험 결과에 대한 힘-시간 그래프를 이용하여 역학수레의 운동량이 어떻게 변화되었는지, 그래프를 첨부하고 분석하시오. (시간 구간은 거리-시간 그래프 참고)

ⅱ) 절대오차

운동에너지의 변화량과 장력에 의해 받은 일 사이의 절대오차를 계산한다.


(1) 역학수레(역학수레+힘 센서)의 질량( = 0.815 kg)을 유지하면서 추(추+추걸이)의
질량(=0.049kg,=0.099kg, =0.149kg)을 변화시키는 실험
(2) 추(추+추걸이)의 질량의 질량(= 0.049kg)을 유지하면서 역학수레(역학수레+힘센서)
의 질량(=0.815kg, =1.063kg,=1.312kg) 을 변화시키는 실험



ⅲ) 오차율

운동에너지의 변화량과 장력에 의해 받은 일 사이의 오차(%)를 계산한다.

(1) 역학수레(역학수레+힘 센서)의 질량( = 0.815 kg)을 유지하면서 추(추+추걸이)의
질량(=0.049kg,=0.099kg, =0.149kg)을 변화시키는 실험
(2) 추(추+추걸이)의 질량의 질량(= 0.049kg)을 유지하면서 역학수레(역학수레+힘센서)
의 질량(=0.815kg, =1.063kg,=1.312kg) 을 변화시키는 실험

ⅳ) 실험기구로부터 발생 가능한 오차 범위

Photogate with pulley (ME-6838)의 정확도는 약 60hz로 측정하며 1/60초의 측정오차를

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