일반물리학실험 | 강체의 공간운동에 의한 역학적 에너지 보존

 

 

 

TIP

 

 

경사면과 원주 궤도를 따라 금속구를 굴리는 과정에서 구의 회전 운동에너지를 포함하는 역학적 에너지의 보존을 살펴본다.

 

 

 

실험 방법

1. 실험 과정

1) 강체 공간운동장치를 그림 3과 같이 끝점 C가 수평을 유지하도록 실험대에 장치하고 트랙으로부터 지면까지의 거리 y를 측정한다.

 

2) 구의 출발점의 높이를 변화시켜 가면서 구가 원형트랙의 꼭짓점 T를 간신히 접촉하면서 지나갈 때의 출발점의 높이 h를 측정한다.

 

3) 구가 낙하되리라고 추정되는 위치에 먹지와 갱지를 깔고 과정 2)에서 정한 높이 h에서 구를 굴려내려 수평거리 x를 5회 측정한다.

 

4) 점 C에서 구의 속력 v(실험)를 x와 y를 사용하여 계산한다.

 

5) 식 (2)에 h값을 대입하여 구한 구의 속력 v(이론)와 비교한다.

 

6) v(실험)와 v(이론)가 같지 않다면 이유를 생각해 보고 역학적 에너지의 손실 △E 를 계산하라.

 

 

7) 강체 공간운동장치를 그림 2와 같이 끝부분이 수평면과 각 θ₀를 이루도록 설치하고 과정 h₀를 측정하고, 점 C와 지면의 수직거리 y₀ 및 원형트랙의 반경 R을 재어 기록한다.

 

8) 과정 7)에서 측정한 h₀가 식 (6)을 만족시키는지를 검토한다.

 

9) 구가 낙하되리라고 추정되는 위치에 먹지와 갱지를 깔고 과정 7)에서 정한 높이 h₀에서 굴러 내려 수평거리 x_f를 5회 측정한다.

 

10) 과정 7)과 9)에서 측정한 y₀, θ₀ 및 x_f의 값을 식 (13)에 대입하여 (실험)을 계산하고 이를 식 (11)에 대입하여 (실험)을 구한다.

 

11) 식 (9)에서 (이론)을 계산하고 과정 10)에서 구한 v_b(실험)와 비교하여 같지 않다면 이유를 생각해 보고 과정 6)에서 구한 역학적 에너지 손실 △E를 고려하여 v₀(이론)를 계산한 후 v_b(실험)와 다시 비교하여 검토하라.

 

 

 

 

[일반물리학실험] 강체의 공간운동에 의한 역학적 에너지 보존 레포트