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일반물리실험 예비보고서
실험 10. 일과 에너지
[실험목표 ]
-매달려 있는 물체, 용수철, 그리고 수레에 가해진 힘과 위치를 재기 위해 운동 감지기와 힘 센서를 쓴다.
-힘과 거리 그래프를 써서 물체에 해 준 일을 잰다.
-속도를 재기 위해 운동 감지기를 쓰고 운동 에너지를 계산한다.
-수레에 해준 일과 수레의 역학 에너지의 변화를 비교한다.
[실험원리]
→물체의 운동 에너지(Ek)는 물체를 밀고 가는 데 해 준 일(W)과 같고, 같은 단위 J(줄)을 사용한다.
(1) 일이 운동 에너지로 바뀌는 경우 : 힘이 한 일 = 증가한 운동 에너지
마찰이 없는 수평면에 정지하고 있는 수레에 같은 크기의 힘을 계속 작용하면 수레의 속력이 점점 빨라진다. 수레의 속력이 빨라지면 운동 에너지는 점점 커지는데, 이 때 힘이 한 일은 수레의 운동 에너지로 저장된다.
(2) 운동 에너지가 일로 바뀌는 경우 :감소한 운동 에너지 = 나무 도막 밀고 간 일
수평면에서 굴러가던 수레가 나무 도막과 충돌하면 나무 도막을 밀어 마찰력에 대하여 일을 하게 된다. 이 때 수레는 속력이 점점 감소하다가 결국 정지하여 운동 에너지를 잃게 되는데, 이것은 운동 에너지가 모두 나무 도막을 이동시키는 일로 바뀌었기 때문이다.
[예비질문]
1. 바닥에 있는 책을 책상 위로 들어 올린다. 당신은 일을 했는가
책에 가해준 힘이 책의 변위와 나란한 자를 고려하여 이 문제에 답하시오.
→ 일의 정의 에 따라 일을 했다고 볼 수 있으며
힘과 변위 모두 연직상방으로 나란하다고 볼 수 있다.
2. 책을 들어 올렸을 때 책에 가해진 평균 힘은 얼마인가
책을 들어 올리는 동작에 있어서 처음과 마지막 동작을 무시한다면 책을 일정한 힘으로 들어 올릴 수 있을까
→…(생략)
3. 한쪽 끝을 고정시키고 고무줄을 잡아당겼을 때 여러분은 고무줄에 일을 했는가
4. 고무줄을 잡아당길 때 일정한 힘을 가해주었는가
5. 운동 감지기를 책상 다리와 다른 물체들로부터 멀리 떨어뜨린 후 바닥에 놓는다.
6. 힘 센서와 질량을 운동 감
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