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Mechanical Energy Conservation - 회전운동에대해서

저작시기 2009.03 |등록일 2009.04.13 한글파일한컴오피스 (hwp) | 7페이지 | 가격 600원

소개글

이번 실험은 역학적 에너지 보존법칙을 단순히 운동에너지와 위치에너지로만 증명하는 것을 벗어나 회전에너지를 포함한, 이전의 실험보다 다양한 경우에서도 역학적 에너지가 보존됨을 보이는 것이 목적이다.

목차

1. Introduction
2. Theory
3. Experiment Set-up and procedure
4. Result and analysis
5. Conclusion
6. Reference

본문내용

1. Introduction

◎ 이번 실험은 역학적 에너지 보존법칙을 단순히 운동에너지와 위치에너지로만 증명하는 것을 벗어나 회전에너지를 포함한, 이전의 실험보다 다양한 경우에서도 역학적 에너지가 보존됨을 보이는 것이 목적이다.

2. Theory

◎ 이번 이론적 배경에서는 다음과 같은 관계식을 사용할 것이다.

항목
관계식
회전운동에너지

회전관성

각속도

선속도

<표1> 회전운동에 관한 관계식


◎ 이 실험에서 역학적에너지 보존법칙을 사용하면 다음과 같다.

◎ 세부적인 이론식을 유도해보면 다음과 같다. 우선 우리가 이번 실험에서 구해야할 것 중에 직접 손으로 조절해서 얻어야 할 실험 결과가 있다. 바로 레일의 원을 돌 수 있는 가장 낮은 높이의 점을 찾는 것이다. 먼저 먼저 를 원을 돌 수 있는 가장 낮은 높이라고 잡고, 원의 최고 높이점을 t라 잡은 후, 역학적 에너지 보존법칙을 이용해서 t점에서의 역학적 에너지를 표현하면
………(1′)
식을 세울 수 있다. 여기에서 잠시 멈추고 알고 가야할 것이 있는데 t는 원의 최고 높이점이기 때문에 원심력이 중력에 의해 가장 많이 상쇄되고 가장 적은 수직항력이 나머지 원심력과 상쇄된다. 그리고 를 구하는 원리가 수직항력이 0이 될 때 원을 돌 수 있는 가장 낮은 높이라는 것이다. 이를 이용해 식을 세울 수 있고 이 식을 이용해서 임을 알 수 있다. 그리고 각속도는 (e)에서 임을 알 수 있고, 회전관성은 로 주어져있으므로 위의 식 (1′)에 방금 구한 과 , 그리고 를 대입해주면


∴ ………(1)
이렇게 (1) 식을 유도할 수 있다.

◎ 이제 식(1)을 통해 레일의 원의 가장 낮은 점에서의 속도 를 구해보자. 레일의 원의 가장 낮은 점 b의 높이를 0이라 잡고 그것에 대한 역학적 에너지 식을 표현하면 다음 식과 같이 표현할 수 있다

참고 자료

◎ General Physics Laboratory 1
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