연세대학교 공학/ 일반 물리학 및 실험 (1) 3주차 실험 – 일과 에너지 결과레포트

목차

1. 실험 결과 및 분석
2. 토의 및 결론
3. 참고 문헌

본문내용

위에 서술한 이유들로 인해 약간의 오차가 발생하였으나 이번 실험을 통해 일과 에너지의 관계를 살펴 볼 수 있었다. 등의 공식들이 모두 성립함을 알 수 있었고, 총 역학적 에너지 보존에 관해서도 측정할 수 있었다. 또한 뉴턴의 제2법칙을 사용하여 가속도를 직접 계산할 수 있음도 알 수 있었다. 이를 통해 일과 에너지의 관계에 대해서도 살펴 볼 수 있었다.

Q. 계 내에서, 각 물체들의 역학적 에너지는 보존되는가 ?
먼저 카트의 관점에서, 수평면과의 높이는 변하지 않으므로 위치 퍼텐셜 에너지의 변화량은 0이다. 그런데 초기 속도는 0이고 속도가 증가하였으므로
>0, 즉,
즉, 위 질문에 대해서는 보존되지 않는다 라고 답할 수 있다. 왜나하면 한쪽의 역학적 에너지가 증가하면 계의 균형을 맞추기 위해서 다른 쪽의 역학적 에너지가 감소하기 때문이다.(이상적 환경에서)

이를 토대로 질량추에서도 생각해보고, 질량추의 위치 에너지의 변화량과 운동 에너지의 변화량의 크기를 비교해보면,
전체 계에서 역학적 에너지가 보존되어야 하므로
질량추의 관점에서 이어야 한다. 그런데
에서

그런데 추의 무게가 한 일()=- 에서
임을 알 수 있다.
가 음수임을 유의해서 계산하였다.

수식으로 표현하면 다음과 같다.
=(초기 속도 0)
=(알짜힘이 한 일)==
=
이 수식은 앞에서 등가속도 운동 공식을 통해 구한 수식과 일치한다.

● 토의 및 결론

가장 중요한 결과로 계의 총 역학적 에너지가 보존됨을 알 수 있었다.
= >> 위치 에너지가 모두 운동 에너지로 전환됨

일과 에너지가 서로 전환될 수 있음을 알 수 있었고, 실험과 같은 상황에서 카트의 운동 에너지의 변화량이 장력이 한 일과 같음을 알 수 있었다.
=

또한 F-x그래프의 적분값(밑넓이)이 한 일과 같음도 공식을 직접 유도해서 알 수 있었다.
,
(실험과 같은 상황에서 다음 식이 성립)

출처 : 해피캠퍼스