일반 물리 실험 사전 보고서(역학적 에너지 보존)

소개글

일반 물리 실험 사전 보고서(역학적 에너지 보존)

목차

1. 실험 목적
2. 이론
3. 실험 장치
4. 실험 방법
5. 주의 사항

본문내용

1. 목적
경사면과 원주궤도를 따라서 구를 굴리는 과정에서 역학적 에너지가 서로 다른 형태로 변환되면서 보존된다는 것을 이해하고 구의 회전운동을 고려하여 회전운동 에너지까지 포함한 역학적 에너지 보존을 살펴본다.


2. 이론
< 역학적 에너지 보존 법칙>
중력 이외의 외력이 작용하지 않고 중력만 작용한다고 하면 일-에너지 정리에 따라 물체에 총 한 일은 물체의 운동에너지 변화와 같다. 따라서 이므로 중력만 존재하면 이다. 이들을 한데 모으면 이고 이것을 다시 쓰면 이다. 즉 이다. 운동에너지와 퍼텐셜에너지의 합을 계의 총 역학적 에너지로 정의하고 라고 하면 식에서 보여주는 것처럼 모든 지점에서 같은 값을 가진다. 여기서 역학적 에너지가 보존된다는 것을 알 수 있다.

경사면의 높이되는 곳에서 반지름이 이고 질량이 인 구가 정지 상태에서 출발하여 미끄러짐 없이 굴러서 내려올 때, 역학적 에너지 보존법칙을 적용하면
(1)
( : 중력가속도, : 구가 높이 만큼 내려왔을 때, 구의 질량중심이 움직이는 (선)속도, : 구의 질량중심을 지나는 축에 대한 관성 모멘트(moment of inertia), : 구가 높이 만큼 내려왔을 때의 질량중심을 지나는 회전축에 대한 각속도)
으로 표시된다.
여기서 구가 미끄러짐 없이 굴러서 내려온다고 가정하였기 때문에 구의 운동은 중심의 운동만으로는 충분히 설명되지 못한다. 이는 중심의 위치가 변하지 않더라도 구가 얼마든지 회전 운동을 할 수 있기 때문이다. 일반적으로 구와 같은 강체의 운동 에너지는 질량중심의 병진 운동에너지와 질량중심을 지나는 축에 대한 회전 운동에너지의 합으로 주어진다. 식 (1)의 우

참고 자료

없음