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구의 공간운동에 의한 역학적 에너지의 보존

등록일 : 2012-04-10
갱신일 : 2012-04-10


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구의 공간운동에 의한 역학적 에너지의 보존
1. 실험 목적
경사면에서 굴러 내려오는 강체의 운동을 통해서 역학적 에너지가 보존됨을 확인한다.

2. 실험가구 및 장치
① I-CA system
② 경사 트랙 및 형광구
③ 스크린

3. 실험방법
① 평평한 바닥에 경사트랙을 놓고, 형광구의 운동을 관측할 수 있도 록 카메라를 설치하고, I-CA 시스템을 준비한다.
② 카메라를 실험 전체 화면을 가장 크고 선명하게 잡을 수 있도록 줌과 색상을 조정한다.
③ 실험면에 기준자를 놓고, 이를 캡쳐하여 스케일 및 좌표계를 선정 한다.
④ 형광구를 경사면에 놓고 가만히 놓아 구르게 하고 이 과정을 동영 상으로 촬영한다.
⑤ 촬영된 파일을 불러 분석한다.
⑤-1 분석된 데이터를 Y축 보정을 통해 Y축을 경사면의 방향으로 향하게 하고 T-Y 그래프가 2차함수로 주어지는지 확인하고 추 세선식을 통하여 경사면 방향의 가속도 a를 구한다.
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1. 실험 목적
경사면에서 굴러 내려오는 강체의 운동을 통해서 역학적 에너지가 보존됨을 확인한다.

2. 실험가구 및 장치
① I-CA system
② 경사 트랙 및 형광구
③ 스크린

3. 실험방법
① 평평한 바닥에 경사트랙을 놓고, 형광구의 운동을 관측할 수 있도 록 카메라를 설치하고, I-CA 시스템을 준비한다.
② 카메라를 실험 전체 화면을 가장 크고 선명하게 잡을 수 있도록 줌과 색상을 조정한다.
③ 실험면에 기준자를 놓고, 이를 캡쳐하여 스케일 및 좌표계를 선정 한다.
④ 형광구를 경사면에 놓고 가만히 놓아 구르게 하고 이 과정을 동영 상으로 촬영한다.
⑤ 촬영된 파일을 불러 분석한다.
⑤-1 분석된 데이터를 Y축 보정을 통해 Y축을 경사면의 방향으로 향하게 하고 T-Y 그래프가 2차함수로 주어지는지 확인하고 추 세선식을 통하여 경사면 방향의 가속도 a를 구한다.
⑤-2 다음 경사면의 한 포인트를 선정하여 그 지점까지의 낙하거리 를 구한다.
⑤-3 다음 그 지점에서의 속력(v)을 구한다.
⑤-4 구해진 좌표와 속력을 가지고 초기 위치, 경사면 1지점에서의 역학적 에너지를 구한다.
⑥ 경사면의 마지막 부분의 한 포인트(2지점)를 선정하여 ⑤와 같은 방법으로 그 지점에서의 실험체의 속도, 위치 및 에너지를 구한다.



⑦ 경사면의 초기 위치, 즉 를 달리하여 동일한 시험을 5회 반복한 다.
⑧ 위에서 구한 데이터를 정리하여 에너지 보존 여부를 확인하고 실 험에 오차를 줄 수 있는 요인을 파악해 본다.

4. 실험원리
역학적 에너지 는 물체의 속력에 따라 결정되는 운동에너지 와 물체의 위치에 따라 결정되는 위치에너지 의 합으로 이루어진다. 그리고 위치에너지가 운동에너지로, 또는 그 반대로 전환되기도 한다. 외부의 물리적 작용이 없을 때 운동에너지와 위치에…(생략)

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