(2) 실험 목적
물체가 경사진 면을 미끄러질 때 일어나는 에너지 변환을 통해서 낙하로 인한 위치 에너지의 손실과 운동에너지의 증가가 서로 같음을 확인하여 역학적 에너지 보존법칙 이 성립함을 알아본다.
(3) 관련이론
물체가 운동하면서 물체의 운동에너지와 위치에너지는 시간 또는 위치에 따라 변화한 다. 하지만 외부에서 외력이 작용하지 않을 때 운동하는 물체의 위치에너지와 운동에 너지의 합은 일정하게 유지된다. 공기저항을 고려하지 않은 진자운동을 예로 들면, 진 자의 운동에너지는 가장 낮은 위치에서 최대가 되고 가장 높은 위치에서는 0이 되지 만, 위치에너지는 그 반대로 가장 낮은 위치에서 제일 작고 가장 높은 위치에서 최대 가 된다. 이를 역학적 에너지 보존의 원리라 한다. 이렇게 에너지 보존법칙이 물리학 법칙 중에서 가장 강력한 법칙 중의 하나 이지만 실험적으로는 증명하기는 쉽지 않다. 이 실험에서는 물체가 경사진 면을 미끄러질 때 일어나는 역학적 에너지의 변환을 관 찰한다. 운동 중에 최소한의 마찰과 운동을 방해할 물체가 없기 때문에 물체가 트랙을 미끄러질 때 발생하는 위치에너지 손실은 운동에너지 증가와 거의 같게 되며, 운동 에너지의 변화로부터 물체의 낙하거리를 이론적으로 구해 봄으로써 역학적 에너지 보 존법칙의 성립을 확인한다.
[ 이론 식 ] 이다.
(4) 실험 방법
1) 에어트랙을 수평하게 놓는다.
2) 에어트랙 한쪽 받침대 아래에 높이 h의 막대를 놓는다.
3)에어트랙 위에 두 포토게이트를 적당한 거리간격으로 설치하고, 포토게이트 사이의 거 리 D를 측정하여 기록한다.
4) 글라이더의 플래그 길이 L을 측정하여 기록한다.
5) 글라이더의 질량 m을 측정하여 기록한다.
6) 두 포토게이트의 타이머를 gate모드에 놓고 리셋(reset)단추를 누른다.
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2012.06.04
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