구의 공간운동에 의한 역학적 에너지의 보존

소개글

구의 공간운동에 의한 역학적 에너지의 보존에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험 목적

2. 실험가구 및 장치

3. 실험방법

4. 실험원리

5. 실험결과

6. 토의

본문내용

을수록 운동에너지가 큰 것을 알 수 있다. 이것은 위치에너지가 운동에너지로 바뀌면서 높이가 낮을수록 커진 것이다. 이론상으로는 외부에서의 압력이 없을 때를 가정한 것이고 우리 실험에서는 다른 힘이 작용했다. 우선 실험 기구의 레일과 쇠구슬 사이의 마찰을 들 수 있다. 마찰로 인해 위치에너지가 다른 에너지로 변환됐을 것이다. 마찰을 없애는 것은 불가능했을 것이다. 마찰을 줄이는 방법으로는 물을 뿌리거나 기름을 바르면 마찰이 줄 것이다. 또 다른 요인으로는 공기저항이 있을 것이고 쇠구슬이 내려왔을 때도 정확히 위치를 재지 못한 것도 있을 것이다. 이러한 외부압력 때문에 역학적 보존에 관한 정확한 실험은 어려웠던 것 같다.
이번 실험에서 우리는 쇠구슬이 운동이 역학적 에너지 보존에 의해 움직인다는 것을 알 수 있었다. 비록 경사각이 없을 경우의 실험(이하 실험 1)에서는 상대오차 27.98%이고 경사각이 있을 경우의 실험(이하 실험 2)의 상대오차가 12.74%로 나와 실험 1에서는 다소 많은 오차를 보였지만, 실험 중 다른 에너지로 변환된 에너지를 고려한다면 역학적 에너지 보존이 성립된다고 결론지을 수 있다. 실험 1의 결과에서의 에너지 손실량 △E를 본다면 실험 중 위치 에너지가 운동 에너지 외 다른 에너지로 변환 되었다는 것을 정확히 알 수 있다. 실험 1에서의 △E는 0.03322이고 실험 2에서의 △E는 0.01139이므로 실험 2보다 실험 1에서 좀 더 많은 에너지가 손실되었다는 것을 알 수 있다. 즉 에너지의 손실이 크므로 오차도 크다는 것이다.
오차의 원인으로는 우선 실험 기구(운동장치)의 레일과 쇠구슬 사이의 마찰을 들 수 있다. 이 마찰로 인해 위치에너지 중 일부너지가 열에너지 에 등으로 변환되므로 위치에너지 전부가 운동에너지로 변환 되지 못 했다. 마찰을 완전 0으로 만든 다는 것은 불가능 한 것이지만 레일의 기름이나, 물 등을 발라 마찰계수를 최소화 시키면 오차를 줄일 수 있다. 쇠구슬의 낙하 시의 공기의 저항도 오차의 원인이 되며, 운동 장치의 흔들림도 오차의 한 원인이다. 실험 중 운동 장치가 흔들리면 쇠구슬도 따라 흔들려 위치 에너지가 운동에너지로만 변환 되는 것이 아니라, 운동 장치와의 충돌 등으로 인해 다른 에너지로도 변환 되면서 완벽한 역학적 에너지 보존이 관찰 되지 못한다. 이를 해결하기 위해선 쇠구슬의 크기에 딱 맞는 레일을 맞춤 제작하므로 써 흔들림을 최소화 할 수 있다.v

키워드

역학적 에너지의 보존,   구,   공간운동