강체의공간운동-역학적 에너지 보존법칙

목차

1. 실험 목적

2. 실험 원리

3. 실험 방법

4. 실험 결과

5. 실험 고찰
1) 오차의 원인과 해결 방안
2) 결론

본문내용

일반적으로 운동체의 위치에너지와 운동에너지는 서로 전환할 수 있으며, 외부 힘이 작용하지 않는 한 서로 전환하여 그 합은 항상 일정하게 유지된다. 진자의 운동을 예로 들면, 추의 운동에너지는 가장 낮은 위치에서 최대가 되고 가장 높은 위치에서 최소가 되어 양쪽 에너지의 합은 일정하게 유지된 채 운동을 계속한다(이때 공기의 저항은 생각하지 않는다).이러한 관계를 역학적 에너지보존법칙이라 하며, 이 법칙이 성립하는 역학계를 보존계라고 한다. 진자의 운동 외에 용수철의 진동도 그 전형적인 예가 된다. 그러나 이 경우 에너지보존법칙은 역학적 과정에 한해 성립되는 것이며, 여기에 다른 형태의 에너지(열·전기 등)가 관여할 때는 성립하지 않는다.이러한 점을 극복하고 에너지 변화과정을 모든 에너지로 확장하여 모든 에너지에 대해 보존법칙이 성립한다는 것이 열역학 제1법칙이다. 이 법칙은 물리학 전반에 걸쳐 성립하는 기본법칙으로 인정한다

<중 략>

금속구와 마우스 볼의 두 가지 경우 모두 운동을 시작하기 전에 가지고 있던 위치에너지 보다 트랙을 떠날 때 에너지가 적었다. 이론상 두 위치에서의 에너지 값은 같아야 하는데 실험에서 에너지가 줄어든 것으로 나온 것은 오차로 간주할 수 있다. 이것은 원형트랙을 가까스로 지나는 높이를 측정한데서도 이론값보다 실험값이 더 큰 높이를 나타내는 것으로 보아 중간에 역학적 에너지의 손실이 발생했음을 알 수 있다.

<중 략>

오차의 가장 큰 원인은 쇠구슬 또는 마우스 볼 과 트랙 사이의 마찰에 의한 역학적 에너지 손실이라고 볼 수 있다. 그렇게 생각하는 이유는 금속구의 경우가 마우스 볼 보다 오차, 즉 에너지 손실이 크기 때문이다. 손으로만 만져 보아도 쇠구슬 보다는 마우스 볼의 마찰계수가 큼을 알 수 있는데, 이렇게 되면 마찰력이 커진다. 이때 마찰력이 커짐으로써 마찰에 의한 역학적 에너지 손실이 더 커진다고 생각할 수도 있으나 마찰력에 의해 손실되는 에너지는 마찰력과 미끄러진 거리의 곱으로 나타난다.

참고 자료

없음