시지프스의 고민

소개글

지구 중력 하에서 움직이는 물체의 운동을 다루는 경우에 관계되는 에너지는 중력 퍼텐셜에너지와 운동에너지로서 이 둘의 합을 역학적 에너지라고 부른다. 물체의 운동에 마찰력이 작용하는 경우에는 역학적 에너지는 마찰에 의해서 소리나 열 등 다른 에너지의 형태로 바뀔 수가 있기 때문에, 시간이 지남에 따라서 줄어든다. 이 실험에서는 지구의 중력 하에서 운동하는 물체의 운동에너지와 퍼텐셜에너지 사이의 변환 관계와 역학적 에너지의 보존을 살펴보고 쓸림에 의한 효과를 탐구한 레포트이다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 기구 및 장치
3. 원리
4. 실험 방법
5. 실험 결과 및 분석
6. 논의 및 결론

본문내용

1. 실험 목적

지구 중력 하에서 움직이는 물체의 운동을 다루는 경우에 관계되는 에너지는 중력 퍼텐셜에너지와 운동에너지로서 이 둘의 합을 역학적 에너지라고 부른다. 물체의 운동에 마찰력이 작용하는 경우에는 역학적 에너지는 마찰에 의해서 소리나 열 등 다른 에너지의 형태로 바뀔 수가 있기 때문에, 시간이 지남에 따라서 줄어든다. 이 실험에서는 지구의 중력 하에서 운동하는 물체의 운동에너지와 퍼텐셜에너지 사이의 변환 관계와 역학적 에너지의 보존을 살펴보고 쓸림에 의한 효과를 탐구한다.


2. 실험 기구 및 장치

빛살문(photogate) 계시기 - SG-1122 모델 (1)
직선 궤도 (1)
원형 궤도 (1, 2조가 공동 사용)
고무공 (1)
쇠 공 (1)
1 m 자 (1)
공을 받는 플라스틱 그릇 (1)
직선(원형) 궤도용 놓임대(스탠드) (2)
마이크로미터(micrometer) (2, 공용)
팔 저울 (2, 공용)

3. 원리

이 실험에서 굴러가기 전의 공의 퍼텐셜 에너지는 다음과 같다.

굴러가는 공의 운동에너지는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
22
여기에서 는 다음과 같다.
2 ,
그러므로 총 역학적 에너지를 나타내는 식을 다시 정리하면, 공의 높이가 일때,
2
이므로 높이가 h 이었을 때, 운동에너지 없이 퍼텐샬 에너지만 있었으므로 그때의 총 역학적 에너지는

였고 역학적 에너지가 보존된다고 생각하였을 때, 위의 두 총 역학적 에너지를 정리하면 속도는 다음과 같이 나타내어진다.

참고 자료

1) 물리홈페이지(http://physlab.snu.ac.kr/)