REPORT
실험. 시지프스의 고민
- 역학적 에너지의 보존 -
개요
고무총에 작은 돌멩이를 끼워 당길 때, 우리는 고무줄을 당기는 데 일을 하고 있는 것이다. 이 때 늘어난 고무줄은 위치 에너지를 갖는다. 고무줄을 놓는 순간 돌멩이는 고무줄의 위치 에너지와 같은 양의 운동 에너지를 갖게 된다. 돌멩이는 이 운동 에너지를 과녁에 전달한다. 그런데 과녁이 조금 움직인 거리와 돌멩이가 과녁에 작용한 평균적인 충격력을 곱한 값은 돌멩이의 운동 에너지와 일치하지 않는다. 그러나 좀 더 자세히 살펴보면 돌멩이와 과녁이 약간 따뜻해진 것을 알게 될 것이다. 대략 두 값의 차이만큼 따뜻해진다. 에너지는 손실이나 이득 없이 한 형태에서 다른 형태로 변화한다. 그러나 에너지 총량은 항상 같다.
실험 목적
․지구 중력장 내에서 운동하는, 특히 굴림 운동하는 물체의 운동 에너지와 위치 에너지 사이의 변환 관계
․쓸림힘의 효과를 고려한 역학적 에너지 보존
․굴람 쓸림이 굴림 운동에 미치는 영향
배경 이론
♣회전 운동 에너지
순수하게 회전하는 강체를 각각 다른 속도를 갖는 입자들의 모임으로 생각하면 각 입자들의 운동 에너지를 다 더함으로써 얻어질 수 있다. 즉,
(1)
로 쓸 수 있다. 여기서 과 는 각각 번째 입자의 질량과 속도이며 우변의 합은 그 물체를 구성하는 모든 입자에 해당한다. 한편
(2)
을 (1)에 대입하면
(3)
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2013.07.19
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