강체의 공간운동 실험 실험보고서

1. 실험 목적
사면과 원주 궤도를 따라 금속구를 굴리는 과정에서 구의 회전 운동 에너지를 포함하는 역학적 에너지의 보존을 살펴본다.

2. 이론
- 강체란 말은 크기가 큰, 모양이 고정된 물체를 말한다. 그래서 운동상태에 무관한 모양을 가진다. 대표적으로 CD를 들 수 있다. 회전하는 CD는 안쪽의 재생과 바깥쪽의 재생에서 회전속도는 일정하지만 선형속도는 바깥쪽이 빠르다 그러나 재생속도는 똑같다. 이런 CD의 회전운동은 강체운동의 한 예이다.
은하계의 별들의 공전운동도 들 수 있는데, 이것은 10만 광년이나 되는 거대한 은하계가 회전을 하면서 캐플러법칙에 의해서 바깥쪽 별은 안쪽별에 비해서 아주 느리게 공전하여야 하는데, 별반차이가 없는 공전속도를 보인다. 이것 때문에 나선형의 팔이 생긴다. 강체의 운동이란 것은 상대적인 운동 상태를 관찰하기 때문에 선형의 운동이나 병진운동과는 거리가 멀고 주로 회전운동과 관계가 있다. 상대성 이론에서는 강체의 개념이 사라지는데, 이유는 회전상태에 있는 강체는 안쪽과 바깥쪽의 속도차이로 바깥쪽의 호의 길이의 줄어드는 비율이 안쪽의 줄어드는 비율보다 크기 때문이다.

역학적 에너지는 …