용수철진자의 에너지보존(예비레포트)

소개글

용수철 진자의 에너지보존에 대한 예비 레포트 입니다.

목차

1.실험목적
2.원리
3.기구 및 장치
4.실험 방법
5.고찰

본문내용

1.실험목적
중력장에서 위치에너지의 변화를 용수철의 탄성에너지의 변화로 바꾸어 에너 지 보존을 검토한다.
2.원리
어떤 물체에 작용하는 힘이 보존력 뿐이라면 그 물체늬 운동에너지 K와 위치 에너지 U의 합인 역학적 에너지 E는 항상 일정하게 보존된다. 즉,
K+U=E=일정
로 된다.
보존력의 한 예로 중력과 용수철에 매달린 물체가 받는 힘을 들 수가 있다. 용 수철 한쪽 끝을 고정시키고 다른 끝에 질량 m인 물체를 매달아 진동시킬 경우, 운동체의 최고점을 y1 그리고 최하점을 y2라 했을 때, 중력장에서의 위치에너 지의 변화 Ug는
Ug=mg(y1-y2)
으로 주어진다.
한편, 평형위치로부터 용수철이 늘어난 길이를 x라 할 때 물체가 받는 힘은 후크의 법칙에 따라 다음과 같이 주어진다.
F=-kx(k:용수철 탄성계수)
마이너스 부호는 항상 변위의 방향과 반대방향으로 작용함을 의마한다.따라 서 어떤 거리 x에서의 위치에너지는
U(x)=-∫0xF(x)dx=-∫0x(-kx)dx=1/2(kx2)
으로 주어진다. 여기서 용수철이 늘어나지 않있을 때의 위치에너지 U(0)는 영 으로 선택되었다. 용수철의 탄성 위치에너지의 변화 Us 는
Us=k/2(y22-y12)
로 주어진다.
후크의 법칙으로부터 용수철 탄성계수 k를 구했을 때 용수철의 탄성 위치에너 지 Us의 값을 구할 수 있다. 이 값과 중력장에서의 위치에너지의 변화 Us와 비 교한다.

참고 자료

없음