아주대학교 물리학실험 A+ 일과 에너지 결과보고서

목차

1. 실험결과
2. 질문
3. 결과 및 토의
4. 고찰
5. 참고문헌

본문내용

이번 실험에서 우리는 두 물체 (수레 or 나무막대와 질량추)에 대한 운동을 관찰하고 중력의 위치 에너지 변화량과 마찰력의 일 등을 측정하여 일과 에너지 정리가 성립하는가를 검토해보았다.
첫 번째 실험에선 수평 조정 가속도 측정과 트랙받침이랑 충돌수레 사이의 마찰력을 측정해보는 작업을 해보았다. 우선 오차를 줄이기 위해 우리는 충돌수레를 트랙받침 앞 뒤로 움직이도록 밀어준 뒤 앞으로 이동할 때와 뒤로 이동할 때의 가속도 차이가 0.02() 이내가 되도록 수평조절을 해줬다. 이후 두 물체(추와 충돌수레)가 앞 뒤로 운동을 할 때의 가속도를 구하기 위해 그래프를 만들고 선형회귀법을 이용하여 구해보았더니 각각 (), ()이 나왔다. 두 가속도를 이용해 가속도로부터 마찰계수를 구하는 방법을 유도한 식인 를 이용하여 운동마찰계수를 구해보았더니 이 나왔다. 두 번째 실험에선 두 물체(추와 충돌수레)의 일과 에너지를 측정해보는 작업을 해보았다. 물체의 속도가 0일 때 출발하여 추가 하강할 때 특정한 순간의 속도와 이동거리를 측정하고 이것을 이용하여 여러 가지 일과 에너지 값을 구해보았다. 우선 위치에너지의 변화량의 값인 이 나오고 마찰력이 한 일, 즉 계에서 비보존력이 한 일은 이 나왔다. 또한 운동에너지의 변화량 값인 이 나오고 총 역학적에너지의 변화량 값인 가 나왔다. 일과 에너지 정리에 따르면 , 이 나와야 하지만 마찰력이 한 일의 측정값이 실제 이론값보다 더 작은 값으로 측정된 것으로 추측되어 위에 두 식이 1보다 작은 결과값이 나왔다. 이를 이용하여 마찰력이 한 일과 마찰계수의 이론값을 구해보았더니 , 이 나오고 측정값에 대한 상대오차가 둘다 60.89%가 나왔다.
마지막 실험인 세 번째 실험에선 나무토막의 최대 정지마찰계수와 운동마찰계수를 구하기 위해 추의 질량을 조금씩 늘려서 최대 정지마찰력을 구해보고 추의 질량을 최대 정지마찰력을 구할때보다 더 무겁게 만들어서 운동마찰력을 측정해 보았다.

참고 자료

물리학실험 제12판/아주대학교 출판부/2018.05/p.35~p.48
대학물리학 I 제 9판 Raymond A. Serway, John W. Jewett/ p.104~p.108, p.177~p.186