일반물리학실험 역학적 에너지 보존 (예비보고서)

소개글

일반물리학실험 역학적 에너지 보존 예비보고서입니다.

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목차

1. 실험목적

2. 실험이론

3. 실험기구및장치

4. 실험방법

본문내용

(1) 실험 목적: 보존력장인 중력장 내에서 단진자의 운동을 이용하여 위치 에너지와 운동 에너지를 측정함으로써 역학적 에너지가 보존됨을 알아본다.

(2) 실험 기구 및 장치: 스탠드(고정 장치 2개), 추(쇠구슬), 고무판, 흰종이, 먹지(A4 size), 자(길이 1m 이상), 실, 연직추, 면도칼

(3) 이론

1.역학적 에너지 보존 법칙
물체의 운동에 직접 관계되는 에너지인 운동 에너지와 위치 에너지의 합을 역학적 에너지라고 한다. 뉴턴의 운동 법칙에 의하면 질량 m의 물체에 F의 힘이 가해지면, 그 물체에는 a의 가속도가 생기는데, 이 때 F=ma의 식이 성립한다. 즉, 물체에 힘이 작용하면 그 힘에 비례하는 가속도로 운동을 하게 된다. 이 때 힘이 한 일(W)은 물체의 운동 에너지의 변화와 같으며, 이를 일-에너지 정리(work-energy theorem)라 한다. 즉,
- (1)
이다(나중속도, : 초기속도, K : 나중 운동 에너지, : 초기 운동 에너지).
임의의 힘이 어떤 물체에 작용할 때, 힘이 그 물체에 한 일이 운동 경로에 상관없이 초기 위치와 나중 위치에 의해 결정되는 경우, 이 힘을 보존력(conservative force)이라고 한다. 그리고 보존력에 의한 물체의 위치 에너지는 다음과 같다.
- (2)
여기서, 는 나중 위치 에너지, 는 초기 위치 에너지, 점은 초기 위치, 점은 나중 위치이다.
식 (1)과 식 (2)로부터

의 식을 얻을 수 있다. 따라서, 총 역학적 에너지()는

이 된다. 즉, 점에서나 점에서의 총 역학적 에너지 값이 동일함을 알 수 있다. 이것을 역학적 에너지의 보존 법칙이라고 한다.

참고 자료

없음