Name: 물리실험보고서 - 역학적 에너지 보존 - 올레포트
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[자연과학]물리실험보고서 - 역학적 에너지 보존.hwp [Size : 20 Kbyte ]

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본문/내용

실험 결과 보고서
실험 목적
물체가 경사진 면을 미끄러질 때 일어나는 에너지 변환을 체험하면서 그 때의 위치에너지의 손실과 운동에너지의 이익이 서로 같아짐을 확인하여 역학적 에너지 보존법칙이 성립함을 알아본다.
이론
일반적으로 운동하는 물체의 위치에너지와 운동에너지는 외력이 작용하지 않는 상황 하에서는 서로 전환하여 그 합은 항상 일정하게 유지된다. 공기저항을 고려하지 않은 진자의 운동을 예로 들면 추의 운동에너지는 가장 낮은 위치에서 최대가 되고 높은 위치에서는 그 반대가 되어 양쪽 에너지의 합이 일정하게 유지된 채 운동이 계속된다. 이러한 관계를 역학적 에너지 보존의 원리라 하며 이 원리가 성립하는 역학계를 보존계라 한다. 진자의 운동 외에 용수철의 진동도 그 전형적인 예이다. 그러나 이 단계에서의 에너지 보존의 원리는 역학적인 과정에 한해 성립되는 것이며 운동과 더불어 다른 형태의 에너지들이 관여할 때는 성립하지 않는다. 이 난점을 극복하고 에너지 변환과정을 모든 에너지에 확장하여 보존의 원리가 모든 에너지에 대해서 성립한다고 하는 것이 열역학의 제1법칙이다. 현재 이 법칙은 물리학 전반에 걸쳐 성립하는 기본법칙으로 인정되고 있다.
이 실험에서는 물체가 경사진 면을 미끄러질 때 일어나는 에너지 변환을 보는 것이다. 운동 중에 최소한의 마찰과 운동을 방해할 물체가 없기 때문에 물체가 트랙을 미끄러질 때 위치에너지의 손실은 운동에너지의 이익과 거의 같게 되며 이러한 점을 이용하여 블록의 높이를 이론적으로 구해 봄으로써 역학적 에너지 보존 법칙의 성립을 확인한다.
운동에너지 = 위치에너지 =
실험 방법

(1) 에어트랙의 받침대 사이의 거리 를 측정한다. 그리고 한쪽 받침대 밑에 받침목을 놓아 약간 기울어지게 하여 높이 를 잰다.

(2) 포토게이트와 포토게이트 타이머를 에어트랙에 설치한다. 포토게이트는 gate 모드로 맞추어 놓는다.

(3) 추와 글라이더의 질량, 글라이더의 길이 를 잰다.

(4) 에어트랙을 작동시킨 후, 글라이더를 놓는다. 이때 주의할 것은 항상 같은 높이에서 글라이더를 놓는 것이다.

(5) 글라이더가 첫 번째 포토게이트와 두 번째 포토게이트를 통과하는 시간 , 을 구한다. 이 때 포토게이트 사이의 거리 D를 다르게 하여 3번(50cm, 70cm, 100cm) 측정한다. 이 때, 첫 번째 포토게이트를 통과하는 시간을 이라하고 두 번째 포토게이트를 통과하는 시간을 라 하면. 를 구하는 방법은 두 번째 포토게이트를 통과하는 시간에서 첫 번째 포토게이트를 통과하는데 까지 걸리는 시간을 빼는 것이다.

(6) 그 후 속도 과 을 계산한다. 속도(,)는 글라이더의 길이를 각각 포토게이트를 통과한 시간(,)으로 나누면 구할 수 있다.

…

(7) 식에 대입하여 이론 값과 측정 값을 비교해 본다.

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I D : leew*****
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