서울대학교 물리학 실험 1 - A + 보고서 시리즈 - 3 시지프스의 고민 (2016 작성, 2017 최신)

소개글

2016년부터 물리학 실험 1을 워드 파일로 제출하게 되었습니다.
이 보고서 시리즈는 한 편당 평균 15시간 이상의 시간이 투자 되었고 압도적인 점수로 A+를 받았던 자료입니다.
족보라고 불리우는 보고서들을 전혀 참고하지 않고, 순수히 논문, 교과서를 기반으로 심도있게 작성하였기 때문에 족보로 인해 대대 손손 전해지는 오개념들에서 벗어나 양질의 보고서를 작성하실 수 있습니다.
또, 다른 족보에서는 찾을 수 없는 새로운 분석도 제시하고 있습니다.
이 자료가 여러분의 보고서 작성과 예비보고서 작성에 도움이 되길 기원합니다.
부록1에는 실험 Data가 정리되어 있고 부록 2 에 궤도를 돌 수 있는 최소 높이를 구하는 과정에 대한 고찰이 추가로 기술되어있습니다.

목차

1. 서론
2. 본론
3. 결론

본문내용

1. 직선/원형 궤도 장치를 설치했다. 직선 궤도 장치의 경사각이 45°가 되도록 하여 고정하였다. 2. 기준자 (50cm)를 궤도와 같은 위치에 두고 I-CA 시스템으로 촬영해 좌표계를 설정했다. 3. 공을 원형 궤도장치 최하단 지점으로부터 반경 (=0.15m)의 1, 2, 2.5, 3, 4배가 되는 높이에서 굴려 촬영했다. (각 지점에서 5회씩 반복) 4. 크기가 다른 공을 반경의 2, 4 배의 높이에서 굴려서 이를 촬영했다. 5. 이론적으로 계산한 공이 궤도를 돌 수 있는 높이에서 공을 굴려 실제로 궤도를 도는지 확인했다. 6. 실제로 공이 궤도를 돌 수 있는 최소 높이를 찾아보았다. 7. 선형 궤도장치의 경사를 바꾸고 실제로 공이 궤도를 돌 수 있는 최소 높이를 찾아보았다
3. 이론적 배경
1. 구의 회전 관성
앞선 실험에서 보았듯이 회전관성의 정의는 다음과 같다. I ~ r은 회전축으로부터 differential mass까지의 거리
그러므로 반지름이 R이고 밀도가 일정한 질량 M의 속이 꽉 찬 구의 회전 관성은 다음과 같이 구할 수 있다. I 8 15 2 5
2. 구름 운동
구름 운동은 다음과 같이 회전 운동과 병진 운동의 superposition으로 생각할 수 있다.
[그림1: 구름 운동의 분해]
2 - A. 미끄러짐이 없는 경우
구름 운동에서 바닥과 공의 미끄러짐이 없다는 것은 공과 바닥의 접촉점에서 공이 움직이지 않아야 된다는 것 을 의미한다. 그렇게 되기 위해서는 그림 1과 같이 구름 운동을 분해했을 때, 순수한 회전운동에 의한 구 표면에서의 속 도가 순수한 병진운동에서의 선속도와 같아야 한다. 힘의 관점에서 보면 공에 작용하는 마찰력의 크기가 아직 최대 정지 마찰력을 넘지 않은 것이라 생각할 수 있다.
[그림2: 미끄러짐 없는 구름운동의 분해와 작용하는 힘]
2016 - 물리학실험1
2 - B. 미끄러짐이 있는 경우
구름 운동에서 바닥과 공의 미끄러짐이 있는 경우, 공과 바닥의 접촉점에서 공이 미끄러져 구르는 방향으로의 선속도를 갖는다. 그렇게 되기 위해서는 그림 1과 같이 구름 운동을 분해했을 때, 순수한 회전운동에 의한 구 표면에서의 속도가 순수한 병진운동에서의 선속도보다 작아야 한다.

참고 자료

물리학 실험1-3 시지프스의 고민 실험매뉴얼.
Marion, B. J., Thornton, T. S., “Classical Dynamics of Particles and Systems”, Brooks/Cole, 2007.