물리학 실험 7장 힘과 일 결과 레포트

소개글

물리학 실험 7장 힘과 일 결과 레포트에 대한 보고서 자료입니다.

목차

실험목적

측정값

질문

결론 및 검토

본문내용

가 실제 움직인 거리를 증가시킨다는 점에서 이점을 가진다.
결론 및 검토
▷ 힘의 작용, 일, 계의 에너지 변화는 서로 독립적인 것이 아니라 서로 연관성을 가짐을 알 수 있었다.
우선 힘과 일의 관계는 일의 정의에서부터 알 수 있는데 일의 정의는 그 양이 일반적으로 물체에 작용한 힘과, 그 힘의 방향으로 움직인 물체의 변위(이동량)의 곱(스칼라곱)으로 주어진다. 즉 힘을 F, 변위를 d, 힘과 변위 사이의 각을 θ라고 할 때, 일의 양은 Fdcos θ가 된다. 데이터 값과 일의 정의에 의해 힘과 일은 서로 비례관계를 가지게 되고 힘이 커지면 일도 커진다고 할 수 있다. 특별한 경우로서 힘과 변위의 방향이 일치할 경우, 즉 θ＝0 °일 때 일은 F·d가 된다. 또 물체의 이동방향이 힘의 방향과 수직일 경우, 즉 θ=90 °이거나, 힘이 작용해도 물체가 움직이지 않았을 경우, 즉 d＝0일 때 일은 0이 된다. 다시 말해 힘을 물체에 가하더라도 움직인 거리가 없다면 일은 0이 된다. 즉, 물체가 움직인 거리 또한 힘과 일의 관계에 있어서 중요한 역할을 한다. 그리고 일은 어디까지나 힘이 작용하는 동안에 일어난 물체의 변위만을 고려한다.
여기에 힘과 일의 특별한 경우를 생각해 볼 수 있는데 지렛대가 그 예이다. 만약 어떤 일을 수행할 때 지렛대를 이용한다면 적은 힘으로 같은 일을 수행할 수 있는데 물체의 무게와 받침점에서 물체까지의 거리의 곱인 힘의 모멘트를 이용한다면 힘의 이득을 취할 수 있다는 큰 메리트를 가진다.
두번째로 일과 계의 에너지 변화와의 관계도 빠질 수 없는데 에너지의 보존법칙과도 깊은 관련성을 가진다. 일과 에너지의 관계를 어떤 두 물체 A와 B를 예로 설명해 보자. 일반적으로 물체 A에 물체 B가 힘을 미쳐서 A가 일을 받으면, A에는 일에 해당하는 에너지가 주어지고, B는 같은 양의 에너지를 잃는다. 예를 들어 고무줄을 잡아당겼을 때, 고무줄은 인장력에 의한 일을 탄성에너지로 내부에 저장하고, 반대로 줄어들 때에는 저장된 탄성에너지를 외부에 대한 일로 전환하게 되는 것이다. 또 물체를 높은 곳으로 올리는 데는 외력에 의한 일을 필요로 하는데 이 때 일은 물체에 위치에너지로 저장하게 된다. 이와 같이 일과 에너지는 서로 전환할 수 있기 때문에 등가인 양이라고 할 수 있다. 이는 에너지 보존법칙으로도 설명이 가능한데 에너지는 그 형태를 바꾸거나 물체에서 물체로 옮기거나 해도 전체의 양에는 변함이 없다. 열역학의 제1법칙에 따르면 열의 출입이 있을 경우에는 외계에서 흡수된 열량과 외력이 한 일의 합이 그 계의 에너지 증가가 되지만 이 실험에서와 같이 열의 출입이 없는 경우는 일이 곧 에너지로 전환된다. 실질적으로 같은 위치 에너지의 변화로 실제 이동거리를 더 크게 할수록 일반적으로 이득이 된다. 이런 이점을 얻기 위해 경사면을 이용하는 것도 좋은 예이다. 한편, 일과 에너지의 관계는 단위만 보아도 알 수 있는데 이 둘의 차원은 같다. 좀 더 정확히 말하면 일의 단위는 힘과 길이의 단위로 이루어진다. 길이의 단위를 cm, 힘의 단위를 다인(dyn)으로 할 때 일의 단위를 에르그(erg)라 하고, 그 107배가 되는 양을 줄(J)이라 한다. 그러나 실용적으로 힘의 단위로 kg중을, 길이의 단위로 m를 잡아서 구한 kg중·m를 일의 단위로 사용한다. 이들 단위는 일이 에너지와 물리적으로 등가이므로 에너지의 단위와 같은 것이다.
예측 값과 결과 값의 높은 일치성에 의해 좋은 데이터값을 얻을 수 있었으며 데이터값들의 연관성을 얻을 수 있게 되었다. 즉, 힘의 작용에 의한 일을 계산하고 계의 에너지 변화와 비교함으로써 이들의 상관관계를 알 수 있었다.

키워드

힘과 일,   물리학 실험,   물리,   7장