일과 에너지

결과 분석

1. Part I에서 물체를 들어 올리는 데 해준 일은 물체의 운동 에너지를 변화시키지 않는다. 이때의 일은 질량의 위치 에너지를 변화시킨다. 다음과 같은 식을 사용하여 중력 위치 에너지의 증가량을 계산하라. 중력 에너지의 증가량을 Part I에서 구한 평균 일과 비교하라. 그리고 힘 대 거리 그래프 아래의 면적과도 비교하라.

△PE=mg△h
여기서 △h는 추를 들어 올린 높이를 나타낸다. 구한 값들을 데이터 표에 기록하라. 질량에 해준 일은 중력 위치 에너지의 변화에 해당하는가?
해준일 = 5.5J
위치에너지 4.4m J = 1.319(단 질량 300g)

2. Part II에서 용수철을 늘리기 위해 일을 해야 한다. 힘 대 거리의 그래프는 실험에 사용된 용수철에 따라 달라진다. 그러나 대부분의 용수철의 힘 대 거리 그래프의 기울기는 직선일 것이다. 이것을 Hook의 법칙을 나타낸다.

F=-kx
여기서 F는 용수철을 거리 x만큼 잡아당길 때 용수철에 의해 가해진 힘이다. 용수철 상수 k는 N/m의 단위로 측정된다. 용수철의 용수철 상수는 얼마인가? 측정된 그래프로부터 용수철은 후크의 법칙을 따르는가? 용수철을 얼마나 많이 늘리던지 간에 항상 후크의 법칙을 만족한다고 생각하는가? 왜 그래프의 기울기는 양의 값을 갖는데, 후크의 법칙은 음의 부호를 갖는지 그 이유를 설명하라.
용수철 상수는 1.880/0.1331 = 14.12 N/m 이고 측정된 그래프는 후크의 법칙에 따라간다. 후크의 법칙은 일정하기 때문에 항상 법칙을 만족할거다. 그리고 왜 음에 부호를 갖냐면 용수철은 항상 힘의방향과 반대되는 쪽으로 힘이 작용하기 때문에 양에 수가 되기 위해서 -부호를 붙여준다.

3. 용수철에 저장된 탄성 위치 에너지는

△ PE=½kx²
로 주어진다. 여기서 x는 거리이다.…