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역학적에너지보존실험

저작시기 2009.12 |등록일 2009.12.25 한글파일한글 (hwp) | 3페이지 | 가격 1,000원

소개글

물체의 운동 에너지는 병진 운동 에너지와 회전 운동 에너지로 나눌 수 있음을 이해하고 역학적 에너지도 보존됨을 확인한다. 간단한 쇠구슬을 통해 회전 관성 모멘트를 포함한 회전 운동 에너지를 계산해본다.

목차

1.실험목적
2.실험이론
3. 실험 도구
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 결과 토의

본문내용

1. 실험 목적
물체의 운동 에너지는 병진 운동 에너지와 회전 운동 에너지로 나눌 수 있음을 이해하고 역학적 에너지도 보존됨을 확인한다. 간단한 쇠구슬을 통해 회전 관성 모멘트를 포함한 회전 운동 에너지를 계산해본다.

2. 실험 이론

높이 인 곳에서 쇠구슬을 굴려 레일을 통과한 후 높이가 인 책상으로부터 수평거리 인 곳에 낙하하게 되는 실험 장치이다. 레일의 마찰력, 공기의 저항력을 무시하면 이 경우에도 역학적 에너지는 보존될 것이다. 구슬이 레일을 탈출하는 순간의 속도는 이다.
높이 인 곳에서의 역학적 에너지는
……①
그리고 구슬이 레일을 탈출하는 순간의 역학적 에너지는
……②
②의 식에서 구슬이 레일을 탈출하는 순간의 운동 에너지를 로 나타내었는데 이는 병진 운동에너지()와 각속도 로 회전하는 물체의 회전 운동에너지()의 합이다. 이 때 는 회전 관성모멘트로서 구의 경우에는 ……③ 이다.
구의 반지름과 회전 반지름이 로 같다는 가정 하에 ……④ 의 식도 성립하므로 식 ② 에 식 ③, ④를 대입하면
……⑤

한편, 구슬이 레일을 탈출한 후 수평거리 , 높이 를 측정하고 자유낙하 운동법칙을 이용하여 를 구할 수가 있다. 구슬이 레일을 벗어난 후 낙하하는 동안 걸린 시간은
으로부터
이 시간 동안 수평거리 를 움직였으므로
……⑥
식 ⑥을 ⑤에 대입하면
……⑦
역학적 에너지 보존 법칙에 의해 이므로 ①과 ⑦의 값이 같은지 확인하고 오차를 확인한다.
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