역학적 에너지 보존(강체의 공간운동)

목차

1. 제목
2. 목적
3. 원리
4. 실험방법

본문내용

1. 제목 : 역학적 에너지 보존(강체의 공간운동)

2. 목적 : 지상의 중력장에서 역학적 에너지 보존 법칙을 확인하기 위하여 경사면과 원주 궤도를 따라 구를 굴러 내려가게 하며 물리량들을 측정한다.

3. 원리 : 구가 굴러서 운동을 진행할 때 운동에너지 Ek는
Ek = 1/2mv2 +1/2Iw2 (1)
이다. 여기서 둘째항은 회전 운동에너지이고 구의 관성모멘트 I는 I=2/5mr2이며
(r : 구의반경), v=rw이다.
따라서
Ek = 7/10mv2 (2)
이 된다.

※ 주의 : 구가 미끄러지지 않는다면 실제로 실험의 v=rw 관계에서 r이 (원주)궤도
와 구의 회전 중심축 사이의 거리로 대치되어야 한다. 따라서 식 (2)에서
7/10은 다소 큰 수로 바꾸어야 한다.

● 구가 점 A(높이 hA)에서 정지상태로 출발하여 [그림 1-1]과 같은 경로를 굴러 내려 원형 궤도를 이탈하지 않고 맨 윗점 T를 겨우 통과할 경우, 점 T에서 역학적 에너지 ET와 원형궤도에서 가장 바닥에 있는 점 D에서 구의 속력 vD를 구해 보자. 겨우 궤도를 이탈하지 않고 점 T를 통과하였으므로 원심력과 중력 이 같아야 한다.

참고 자료

없음