[물리학및실험] 강체의 공간운동 / A+

소개글

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목차

1. 실험제목
2. 실험목적
3. 실험기구
4. 원리 및 이론, 실험방법
5. 실험치(실험 데이터)
6. 실험결과, 오차 분석
7. 결론

본문내용

1. 실험 제목 : 강체의 공간운동

2. 실험목적
강체는 병진 운동과 회전 운동을 동시에 병행할 수 있으므로 그 운동 에너지는 병진 및 회전 운동에너지의 합이 된다. 이 경우에도 강체의 역학적 에너지는 보존되어야 한다. 이 실험에서는 공간에서 병지노가 회전 운동을 동시에 하는 강체의 역학적 에너지 보존관계를 알아본다.

3. 실험 기구
강체 공간 운동장치, 버니어 캘리퍼, 먹지, A4용지, 줄자

4. 원리 및 이론, 실험 방법
* 원리 및 이론
강체의 운동은 질량 중심의 운동만으로는 충분히 설명되지 못한다. 이는 질량 중심의 위치가 변하지 않더라도 강체가 얼마든지 회전 운동을 할 수 있기 때문이다. 일반적으로 강체의 운동에너지는 질량준심의 나란한 병진 운동에너지와 질량중심을 지나는 축에 대한 회전 운동에너지의 합이 된다. 즉, 질량이 m, 관성모멘트가 , 질량 중심의 이동 속력이 , 중심을 지나는 회전축에 대한 각속도가 인 강체의 운동에너지는 이 된다. 아래의 사진과 같이 비탈각이 인 비탈면을 관성모멘트가 이고 반경이 인 둥근강체가 미끄러짐이 없이 굴러내려가는 경우를 생각해 보자. 이 강체의 회전축의 방향은 구르는 동안 바뀌지 않고 질량 중심을 지난다고 하자. 처음 =0의 지점에 정지해 있던 강체가 만큼 굴러내려 왔다면 (초기에너지를 0으로 잡으면) 에너지 보존에 의해 다음 관계가 성립한다.

* 실험 방법
1) 실험장치를 ⓐ와 같이 구하고, 구의 출발점 높이를 변화시켜 가면서, 구가 원형 트랙의 꼭지점 를 간신히 접촉하면서 지나갈 때의 높이 h를 측정한다. 출발점에서의 역학적 에너지는 위치 에너지뿐이므로 mgh로 계산할 수 있다.
2) 트랙의 반경-구의 반경 r을 측정하여 위 식으로부터 에서의 구의 총 에너지를 구한다.
3) 식 ⑤번을 이용하여 정점에서의 구의 총 에너지를 구한다.

참고 자료

없음