[자연과학][물리實驗 예비+결과report] 역학적 에너지 보존
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작성일 20-06-27 18:48
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2. 이론(理論) 및 원리
경사면의 높이 되는 곳에서 반지름 이고 질량이 인 쇠구슬이 정지상태에서 출발하여 굴러내려 오면 쇠구슬은 운동에너지를 가지며 또한 회전운동에 대한 관성모멘트를 가지게 된다 역학적 에너지 보존법칙은
이다. 여기서 는 점 B에서 쇠구슬의 선속력이고 는 각속력이다. 위 식과 의 관계를 에 대입하면
이다.
쇠구슬이 점 T에 겨우 도달하는 경우, 구심력은 중력과 같으므로
이다.
위 식에서
이며, 꼭지점 T를 통과하는 경우에는 이 성립하여야 하므로
이 된다
3) 점 B에서 속력 와 점 C의 속력 의 관계
점 B와 점 C에서 역학적 에너지 보존법칙은(단, 는 …(투비컨티뉴드 )
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실험결과/물리
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다. (미끄러지지 않는다는가정 아래에서)
쇠구슬이 높이 에서 정지상태에서 출발하여 그림 1과 같은 경로를 굴러 내려 원형트랙의 꼭지점 T를 겨우 통과하는 경우, 꼭지점 T에서 역학적 에너지의 와 점 B에서 쇠구슬의 속력 는 다음과 같이 구해진다.
실제 test(실험) 에서는 의 관계는 이 (원주)궤도와 쇠구슬의 회전중심축 사이의 거리로 바뀌어야 한다.
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설명
역학적 에너지 보존
1. test(실험) 목적
경사면과 원주궤도를 따라서 쇠구슬을 굴리는 과정에서 쇠구슬의 회전운동 에너지를 포함하는 역학적 에너지의 보존을 觀察(관찰) 한다. 여기서 는 T에서 쇠구슬의 선속력, 는 각속도로서 이며, 은 원형트랙의 반경이다.
1) 원형트랙 꼭지점에서 역학적 에너지
원형트랙 꼭지점 T에서의 운동에너지와 관성모멘트와 중력에 대한 위치에너지를 고려한 총역학적 에너지의 일반적 표현은
이다. 물체의 형태와 회전반지름에 따라각기 고유한 관성모멘트를 가지게 된다 이 쇠구슬의 관성모멘트
이며, 이므로 경사면 바닥에서 속력은
이다. 여기서 와 는 경사면 바닥에서 쇠구슬의 선속도와 가속도이다. 출발점과 점 T에서 역학적 에너지 보존법칙은
로 표시된다
2) 점 B에서 속력
출발점과 점 B에서 역학적 에너지 보존법칙은
이다.
