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[자연과학] [일반물리학 실험] 역학적 에너지 보존

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작성일17-12-07 10:54

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식 (4)와의 관계를 식 (3)에 대입하면

(5)

이다.
구가 점 에 겨우 도달하는 경우 구심력은 중력과 같으므로

(4)

이다.
c) 구가 낙하되리라고 추정되는 위치에 먹지와 갱지를 깔고 과정 b)에서 정한 높이 에서 구를 굴려내려 수평거리 를 5회 측정한다. 이 구가 지면에 떨어진 좌표를 으로 표시하면 식 (12)에서

(13)

이다

4. 방법
a) 강체 공간운동장치를 끝점 C가 수평을 유지하도록 실험대에 장치하고 트랙으로부터 지면까지의 거리 를 측정한다.
h) 과정 g)에서 측정한 가 식 (6)을 만족시키는지를 검토한다.
i) 구가 낙하되리라고 추정되는 위치에 먹지와



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설명
실험결과/물리
[자연과학] [일반물리학 실험] 역학적 에너지 보존





순서
[자연과학] [일반물리학 실험] 역학적 에너지 보존

다.
d) 점 C에서 구의 속력 (실험)를 와 를 사용하여 계산한다.

 D) 포물운동
트랙의 끝점 를 떠난 구는 포물운동을 하여 지면에 떨어진다.

B) 점 에서의 속력
출발점과 점 에서의 역학적 에너지 보존법칙은

(7)

이다. 여기서 와 는 경사면 바닥에서 구의 선속도와 각속도이다.

C) 점 에서의 속력 와 점 의 속력 의 관계
점 와 점 에서 역학적 에너지 보존법칙은

(10)

이다.
출발점과 점 에서 역학적 에너지 보존법칙은

(6)

로 표시한다.
식 (7)에서

(8)

이며, 꼭지점 를 겨우 통과하는 경우에는 식 (6)이 성립하여야 하므로

…(skip) (9)

이 된다. 여기서 는 에서의 구의 선속력이고 는 각속도로서 이며, 은 원형트랙의 반경이다. 여기서 는 점 에서 구의 각속력이며, 는 기준점에서 트랙의 끝점인 점 까지의 높이이다. 즉,

(12)

이다.
식 (10)을 요점하면

(11)

이다.

역학적 에너지 보존

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

2. 기구
강체의 공간운동장치, 줄자, 수직자, Vernier Caliper, 갱지와 먹지, 각도기

3. 理論(이론)
경사면의 높이가 가 되는 곳에서 반지름 이고 질량이 인 구가 정지상태에서 출발하여 굴러 내려오면 역학적 에너지 보존법칙은

(1)

이다.
b) 구의 출발점의 높이를 변화시켜 가면서 구가 원형트랙의 꼭지점를 간신히 접촉하면서 지나갈 때의 출발점의 높이 를 측정한다.
e) 식 (2)에 값을 대입하여 구한 구의 속력 (理論(이론))과 비교한다. 점 의 수직선이 지면과 만나는 점을 좌표축의 원점으로 하고 지면과 평행한 방향을 축, 수직방향을 축으로 하면 구의 궤도는 다음 식으로 표현한다.
이 구의 관성모멘트 이며, 이므로 경사면 바닥에서 속력은

(2)

이다.
A) 원형트랙 꼭지점에서 역학적 에너지
원형트랙 꼭지점 에서의 총 역학적 에너지의 일반적 표현은

(3)

이다. 여기서 는 점 에서의 구의 선속력이고 는 각속력이다. 여기서 는 구의 초기 위치의 좌표이고 는 초기각이다. 여기서 와 는 경사면 바닥에서 구의 선속도와 각속도이다.
이 구의 관성모멘트 이며, 이므로 경사면 바닥에서 속력은

(2)

이다.
f) (실험)과 (理論(이론))이 같지 않다면 이유를 생각해 보고 역학적 에너지의 손실 를 계산하라.
g) 강체 공간운동장치를 끝부분이 수평면과 각 를 이루도록 설치하고 과정 를 측정하고, 점 C와 지면의 수직거리 및 원형트랙의 반경 을 재어 기록한다.

2. 기구
강체의 공간운동장치, 줄자, 수직자, Vernier Caliper, 갱지와 먹지, 각도기

3. 理論(이론)
경사면의 높이가 가 되는 곳에서 반지름 이고 질량이 인 구가 정지상태에서 출발하여 굴러 내려오면 역학적 에너지 보존법칙은

(1)

이다. 여기서 는 에서의 구의 선...

역학적 에너지 보존

1. 목적
사면과 원주 궤도를 따라 금속구를 굴리는 과정에서 구의 회전 운동 에너지를 포함하는 역학적 에너지의 보존을 살펴본다.
A) 원형트랙 꼭지점에서 역학적 에너지
원형트랙 꼭지점 에서의 총 역학적 에너지의 일반적 표현은

(3)

이다.

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