[일반물리A+자료] 역학적 에너지 보존

목차

◆ 목 적

◆ 장치 및 기구

◆ 이 론

(1) 수평 발사 속도

(2) 역학적에너지 보존

(3) 지점 T에서의 구심력과 중력의 관계

(4) 에너지 손실

◆ 실험방법

◆ 실 험 값

◆ 계산 및 결과

◆ 결 론

◆ 토 의

본문내용

13%가 나오는 것이 확인되었다.
실제 이론값와 실험값에 차이가 생긴 것은 이론값은 장치의 마찰력 및 공기의 저항력 등을 무시한 이상적인 상태에서의 실험을 전제로 한 것이기 때문일 것이다.
◆ 결 론
역학적 에너지 보존 법칙이란 물체에 작용하여 일을 하는 힘이 중력 따위와 같이 보존력일 때 물체의 역학적 에너지가 일정하다고 하는 법칙으로써 물체가 가진 총 에너지는 위치에너지와 운동에너지인데 이 에너지들의 합이 운동을 한 전과 후에 변하지 않는다는 법칙이다.
이 실험에서는 구의 공간운동 장치를 통한 실험에서 직접 위치에너지와 운동에너지를 구해서 알아보려고 했으나 내 생각엔 이론값과 실험값을 비교하는 것도 중요할 수 있겠지만 정확한 개념을 이해하려면 우리가 한 실험에서 구의 운동 전 위치에너지를 구하고 나중 운동에너지를 구하여 그 오차가 어떻게 되는 지 그리고 이론치의 처음 위치에너지와 운동에너지는 일치하는 지를 알아보는 것도 중요하다고 여겨져 이미 있는 측정치를 이용해 새로 계산을 해 보았다.
일단 이론값으로 구한 처음 위치에너지는 이라는 값이 나왔고 나중 운동에너지는 구의 병진운동에너지와 회전운동에너지를 합하여 구하면
이라는 답이 나오게 되어 가 성립되어 역학적 에너지가 보존된다는 결론을 얻을 수 있었다.
또 이번 실험에서의 역학적 에너지 변화량도 구해보았는데 이것은 우리가 구가 지점 를 겨우 지나갈 때 지점 의 높이에서 실험을 하여 속력을 구했던 게 아니기 때문에 높이는 속력을 구했던 그 높이를 이용해서 위치에너지와 운동에너지를 구했다. 처음 위치에너지는 라는 값이 나왔고 나중의 운동에너지의 합은 이라는 값이 나와 오차율이 34%라는 높은 값이 나오고 말았는데 그 이유는 일단 실험에서는 마찰력이나 공기저항력 등의 값을 무시할 수 있는 환경을 만들 수 없었다는 데 있다고 본다.
◆ 토 의
이번 실험은 실험방법이 비교적 간단하였고 실험에 참가한 모든 조원이 실험내용과 실험방법을 정확히 숙지하고 있었던 덕분에 조원이 정원에서 상당히 부족하였는데도 불구하고 제 시간 안에 실험을 끝내기가 수월하였으나, 이상적인 실험 상태인 공기의 저항력과 마찰력을 무시할 수 있는 상태를 만들 수 없었다는 점이 실험상의 오차를 만들어 냈다고 본다.
또한 이번 실험에서는 편의를 위해 위치에너지와 병진운동에너지만을 다루고 회전운동에너지를 다루지 않았기 때문에 좀 더 세밀한 결과를 얻기 위해서는 따로 계산을 해봐야 했다.
그러나 덕분에 실험에서 사용된 구의 공간운동장치에서 구가 운동할 때의 운동에너지 및 위치에너지를 구하는 법을 좀 더 자세히 숙지할 수 있었고 또한 이 실험에서의 중요한 목적이었던 역학적 에너지 보존 법칙의 개념을 좀 더 잘 알 수 있었다. 평소 역학적 에너지 보존 법칙에 관해 실험을 한다면 단순히 정해진 위치에서 물체를 떨어뜨려 시간을 재서 속력을 구하고 위치에너지와 운동에너지를 비교한다는 것만 생각했었는데 이번 실험을 하면서 단순히 선속력을 통한 운동에너지만이 아니라 각속력을 통한 회전운동에너지를 복합해서 운동에너지를 구하는 법을 알게되었다.

키워드

역학적 에너지 보존,   사면,   원주궤도,   수평 발사 속도