역학적 에너지 보존 실험 예비보고서

역학적 에너지 보존 실험 예비보고서

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본문 역학적 에너지 보존 실험 예비보고서 전자공학과 허윤 학번 : 2018104115 실험 제목 역학적 에너지 보존 법칙 2. 실험 목적 물체가 경사진 면을 미끄러질 때 일어나는 에너지 변환을 통해서 낙하로 인한 위치에너지의 손실과 운동에너지의 증가가 서로 같음을 확인하여 역학적 에너지 보존법칙이 성립함을 알아본다. 3. 관련 이론 ●물체가 운동하면서 물체의 운동에너지와 위치에너지(퍼텐셜에너지)는 시간 또는 위치에 따라 변화한다. 하지만 외부에서 외력이 작용하지 않을 때 운동하는 물체의 위치에너지와 운동에너지의 합은 일정하게 유지된다. 공기저항을 고려하지 않은 진자운동을 예로 들면, 진자의 운동에너지는 가장 낮은 위치에서 최대가 되고, 가장 높은 위치에서 0이 되지만, 위치에너지는 그 반대로 가장 낮은 위치에서 제일 작고 가장 높은 위치에서 최대가 된다. 결국 두 에너지의 합이 일정하게 유지되어 진자운동이 계속된다. 이를 역학적 에너지 보존의 원리라 하며, 이 원리가 성립하는 역학계를 보존계라 한다. 진자운동 외에 용수철 진동도 그 전형적인 예이다. 그러나 이 단계에서의 에너지 보존원리는 역학적인 과정에 한해 성립되는 것이며, 운동과 더불어 다른 형태의 에너지들이 관여할 때는 성립하지 않는다. 이 난점을 극복하고 에너지 변환과정을 모든 에너지에 확장하여 모든 형태의 에너지를 고려하였을 떄 그 총합이 일정하게 보존된다는 원리가 바로 열역학 제 1법칙이다. 현재 이 법칙은 물리학 전반에 걸쳐 성립하는 기본법칙으로 인정되고 있다. ●이렇게 에너지 보존법칙이 물리학 법칙 중에서 가장 강력한 법칙 중의 하나이지만 실험적으로 증명하기는 쉽지 않다. 이 실험에서는 물체가 경사진 면을 미끄러질 때 일어나는 역학적 에너지의 변환을 관찰한다. 운동 중에 최소한의 마찰과 운동을 방해할 물체가 없기 때문에 물체가 트랙을 미끄러질 깨 발생하는 위치에너지의 손실은 운동에너지의 증가와 거의 같게 되며, 운동에너지의 변화량으부터 물체의 낙하거리를 이론적으로 구해 봄으로써 역학적 에너지 보존법칙의 성립을 확인한다. ●역학적 에너지란 물체의 운동 에너지와 위치 에너지의 힘의 합을 뜻한다. 역학적 에너지 보존의 법칙이란, 일반적으로 마찰력이나 공기의 저항이 무시될 때 물체가 가지고 있는 역학적 에너지는 서로 전환되지만 그 전체의 양은 항상 일정하게 보존된다는 것을 의미하는 법칙이다. 이를 수식으로 표현하여 보면, E _ k `+`E _ p `=` 1 over 2 mv ^ 2 +mgh는 항상 일정하다는 것이 바로 역학적 에너지 보존의 법칙이다. 역학적 에너지 보존의 법칙의 세부 내용은 아래와 같다. 1) 물체가 운동하는 경우 마찰이나 공기의 저항 등을 무시, 즉 외부의 힘에 의한 일이 가해지지 않는다면, 역학적 에너지는 일정하게 보존된다. 2) 물체의 역학적 에너지는 외부로부터 일을 받으면 증가하고 외부에 일을 하면 그만큼 감소한다. 물체의 역학적 에너지의 증가량을 DELTA E 외부의 물체가 하는 일을 W라고 하면, DELTA E=W의 관계가 성립한다. 이 때 W=0이면 역학적 에너지의 변화는 없다. 하고 싶은 말 좀 더 업그레이드하여 자료를 보완하여, 과제물을 꼼꼼하게 정성을 들어 작성했습니다. 위 자료 요약정리 잘되어 있으니 잘 참고하시어 학업에 나날이 발전이 있기를 기원합니다 ^^ 구입자 분의 앞날에 항상 무궁한 발전과 행복과 행운이 깃들기를 홧팅 키워드 에너지, 역학적, 역학, 운동, 물체, 보존