아주대학교 물리학실험1 실험 5. 일과 에너지 결과보고서(A+)

목차

1. 측정
2. 데이터 분석
3. 참고문헌

본문내용

질문 1. 실험 2의 결과 와 로부터 일·에너지 정리의 유효성에 관하여 토의하시오.

일·에너지 정리에 의하면 와 의 값은 모두 1이 되어야 한다. 마찰력이 한 일 은 운동에너지의 변화량과 위치에너지의 변화량의 합 와 같고, 운동에너지의 변화량의 절대값 과 마찰력이 한 일의 절대값 의 합은 위치에너지의 변화량의 절대값 과 같기 때문이다. 하지만 와 의 실험값은 각각 0.159, 0.689로 일·에너지 정리와는 일치하지 않는 결과를 보였다. 따라서 이 실험에서는 일과 에너지간의 전환이 완전히 일어나지 않았음을 알 수 있다.

질문 2. 실험 3으로부터 정지마찰력과 운동 마찰력의 특징을 비교 검토하시오.

이론적으로 생각해보면 최대정지마찰계수와 운동마찰계수를 서로 비교하였을 때, 항상 최대정지마찰계수가 더 큰 값을 가질 것이다. 왜냐하면 아무리 표면을 매끄럽게 다듬어도 분자와 분자간의 응집력을 없애지는 못한다. 따라서 나무도막이 운동하기 위해서는 응집 되어있는 상태를 벗어나야 하므로 최대정지 마찰력은 운동 마찰력보다 커질 수밖에 없고 정지마찰계수는 항상 운동마찰계수보다 크게 되기 때문이다. 그러므로 물체가 운동하기 전까지 외력의 크기와 같은 크기의 정지마찰력이 작용하고 최대 정지마찰력보다 큰 외력이 가해지기 시작할 때부터, 그 값보다 작은 운동 마찰력이 작용하게 된다.
하지만, 실험 3 결과에 따르면 2.24 로 계산되면서 운동마찰계수가 최대정지마찰계수보다 큰 것으로 확인되었다. 이 오류에 대한 원인으로는 실험 시작 당시 충돌 수레를 끝막이 방향으로 밀어줄 때와 끝막이에서 반발할 때의 가속도를 측정 하여 두 가속도의 절대삾 크기 차이가 이하가 되도록 수평 조정 작업을 했어야 했는데, 수평계로는 수평이 맞아도 가속도 차이가 계속 이하가 되지 않았다.

참고 자료

제12판 물리학실험, 아주대학교, 아주대학교 출판부, p.49 ~ 59