일반물리학 실험 - 강체의 공간운동에 의한 역학적 에너지 보존
(1) 제목: 강체의 공간운동에 의한 역학적 에너지 보존
(2) 목적: 경사면과 원주 궤도를 따라 금속구를 굴리는 과정에서 구의 회전 운동 에너지를 포함하는 역학적 에너지의 보존을 살펴본다.
(3) 원리: 경사면의 높이 h되는 곳에서 반지름 r이고 질량이 m인 구가 정지상태에서 출발하여 굴러내려 오면 역학적 에너지 보존법칙은 보존된다.
mgh = 1/2mv² + 1/2Iw² 이다. (v=선속도, w=각속도)
(4) 실험장치 및 방법
- 강체의 공간운동장치, 버니어 캘리퍼, 갱지와 먹지, 각도기, 줄자, 수직자
① 강체 공간운동장치를 트랙 끝점이 수평을 유지하도록 실험대에 장치하고 트랙으로부터 지면까지 의 거리 y를 측정한다.
② 구의 출발점의 높이를 변화시켜 가면서 구가 원형트랙의 꼭짓점 T를 간신히 접촉하면서 지나갈 때의 출발점의 높이 h를 측정한다.
③ 구가 낙하되리라고 추정되는 위치에 먹지와 갱지를 깔고 과정②에서 정한 높이 h에서 구를 굴려 내려 수평거리 x를 5회 측정한다.
④ 점 C에서 구의 속력 v(실험)를 x와 y를 이용하여 계산한다.
⑤ v=√10/7gh 에 h를 대입하여 구한 구의 속력 과 비교한다.
⑥ 과 이 같지 않다면 이유를 생각해 보고 역학적 에너지의 손실 ∆E를 계산하라.
⑦ 강체 공간운동장치를 끝부분이 수평면과 각를 이루도록 설치하고 과정 를 측정하고, 점C와 지면의 수직거리 및 원형트랙의 반경R을 재어 기록한다.
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2014.04.18
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