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[자연과학] 일반물리학실험 - 역학적 에너지 보존

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작성일 23-07-15 13:35

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▶ 원리 및 방법

① test(실험) 원리

(1) 관성 모멘트란
- 회전축을 중심으로 회전하는 물체가 계속해서 회전을 지속하려고 하는 성질의 크기를 나타낸 것. 외부에서 힘이 작용하지 않는다면 관성모멘트가 클 수록 각속도가 작아지게 된다된다.
회전 관성 이라고도 한다.
일반물리학test(실험) - 역학적 에너지 보존
▶ test(실험) 목적
- 경사면과 원주궤도를 따라서 쇠구슬을 굴리는 과정에서 쇠구슬의 회전운동 에너지를 포함하는 역학적 에너지의 보존을 觀察(관찰) 한다.

(11) 식 (9)에서 를 계산하고 과정 (10)에서 구한 과 비교하여 같지 않다면 이유를 생각해 보시오.

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다.

(2) 질량이 m이고 반지름이 r인 속이 꽉 찬 구(쇠구슬)의 관성모멘트(I)는 어떻게 나타낼 수 있는가

- 경사각이 없는 경우

(3) 경사면 바닥(B)에서 쇠구슬의 속도()를 g,h를 이용하여 구하면

※(2)에서…(省略)

(4) (3)에서 구한 를 g,h가 아닌 g,R을 이용하여 표현하여 보면

(5) 쇠구슬이 원형트랙에서 떨어지지 않고 T점을 겨우 통과할 수 있을 때 초기 높이 h는 원형트랙 반지름 R의 몇 배인가

(6) 트랙을 떠난 쇠구슬이 포물선 운동을 한 후, 지면에 떨어진 좌표를 ()라고 할 때, C점에서의 초기속도()를 식으로 나타내면

② test(실험) 방법

(8) 과정 (7)에서 측정(measurement)한 가 식 (6)를 만족시키는지를 검토하라.

(9) 쇠구슬이 낙하되리라고 추정되는 위치에 먹지와 종이를 깔고 과정 (7)에서 정한 높이 에서 굴러 내려 수평거리 를 5회 측정(measurement)한다.

(10) 과정 (7)과 (9)에서 측정(measurement)한 ,및 의 값을 식 (13)에 대입하여 를 계산하고 이를 식 (11)에 대입하여 를 구한다.
이것을 식으로써 유도하여보면
선속력과 각속력과의 관계에서 이므로
i번째 입자의 운동에너지를 다음과 같이 표시할 수 있다
총 운동에너지는 각 입자의 운동에너지의 합이므로
이 식에서 공통 인수 를 꺼내면
이때 괄호안의 양을 I로 표시하고 회전축에 대한 물체의 관성 모멘트라고 한다.

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