역학적에너지보존실험

Ⅵ. Discussion 이번 실험의 가장 큰 목표는 역학적 에너지가 본존 됨을 보이는 것이었다. 실험의 오차가 너무 커서 실험을 잘못 했거나 계산을 잘못한 것 같았다. 그러나 이론상으로는 위치에너지+운동에너지=역학적 에너지이지만 실제로는 위치에너지+운동에너지+외부요인(마찰력, 공기저항)=역학적 에너지 라는 것에 대한 역학적 에너지 보존에 대해 알 수 있었다. Ⅶ. 추가 2. 만약 쇠구슬이 레일의 윗부분부터 내려오기 시작해서 원형레일부분을 돌게될 때 원형레일을 벗어나지 않고 레일을 따라서 돌려면, 쇠구슬이 처음에 운동을 시작하는 높이는 최소 얼마 이상 되어야 하는가? 자세하게 설명하세요. (원형레일의 반지름을 R로 표시하세요) ▶ 임의로 실험해본 결과 원형 궤도를 돌 수 있는 최소 높이는 약 58cm 이었다. 위의 실험에서 입증된 역학적 에너지 보존 법칙을 써서 최고점에 도달하는 최소 높이 (를 구해 보면, 쇠공이 원형 궤도 진입 직전시의 속도를 v라 하면 원형 궤도 최고점에서 쇠공이 떨어지지 않기 위한 최저 속도는 최고점에서 중력과 원심력이 평형을 이루는 상태이므로 여기서 원형 궤도의 반지름 R=0.305m 를 대입하면 이때 속도는 = 1.73 (m/s) 이상이 되어야 한다. 그러면 원형 궤도 진입 직전 이 속도를 만드는 최초 높이(를 구해 보면, 역학적 에너지 보존 법칙에따라 여기서 0.7907m 는 수평 레일과 탁자 사이의 높이이다. 여기서 (를 구하면 1.0042m―0.7907m=0.2135m=21.35cm로서 이는 실제 측정값(58cm)보다 훨씬 적은 값이다. 위의 계산에서 최소 높이를 구할 때 쇠공이 원형 궤도 위를 굴러서 돌아간다는 것을 고려하지 않았다. 구르면서 발생한 마찰력에 의해 계산 값보다 실제 측정값이 훨씬 높아진다.