일반물��실험1 실험6 구슬 롤러코스테 결과 보고서

1.실험 목적과 이론

실험목졵
롤러코스터처럼 수직으로 한바퀴 회전하는 운동에 필요한 조건을 이해한다.

줿�비물
포토게이트 및 고정 집게 2개, T-클램프 2개, 플라스틱 레일(2 m) 1개, 스탠드(1 m 이상) 1개, 쇠구슬 2개, 글루건, 레일 고정판 2개, 스마트 폰, 줄자

예비 보고서
핵심물리 5.3장의 보기문제 5.7을 자기의 말로 풀어서 정리한다.
롤러코스터 차가 꼭대기에서 떨어지지 않기 위해서는 중력원심력+수직항력이어야 한다.

< 중 략 >

2. 실험과정 및 결과

1. 에너지 변환

(1) 아래 그림과 같이 글루건(glue gun)과 실리콘을 이용해서 경사진 레일을 설치한다. 필요하면 스탠드나 주위 물건들도 사용하라.

(레일의 변형을 막기 위해, 먼저 실리콘으로 레일을 덧판에 붙이고 식힌 다음, 덧판을 바닥에 붙이면 된다.)

줄무늬 티를 입고온 친구를 활용하여 쇠구슬의 높이를 쉽게 잴 수 있었다.
줄무늬사이의 공간이 5.5cm이므로 burst camera앱을 이용하여 공의 위치를 확인하였다

< 중 략 >

(4) 실험값과 이론값이 차이가 나는 원인을 설명해보라. (생각 없이 습관적으로 ‘마찰 때문’이라고 말하지 말라.) 쇠구슬의 위치에너지가 운동에너지로 모두 변환되지 않았다면 그 나머지 에너지는 어디로 간 것일까?

이론값은 위치에너지가 전부 운동에너지로 전환되는 이상적인 상황을 가정하고 계산한 것이다. 하지만 실제로는 이러한 에너지 전환이 불가능하다. 공이 레일을 지나가면서 소리가 나는 것도 소리에너지이고, 공과 레일의 마찰로 인한 열에너지, 회전운동에너지 등 다 측정하기 힘들지만 다양한 에너지로 전환되므로 이론값과 실제값이 다르게 나올 것이다. 또한 레일의 휘어짐과 같이 실험장치의 불완전함, 쇠구슬의 공기저항 등도 오차의 원인 중 하나가 될 것이다.

(5) 출발점(h1) -> 최저점의 경로에서 잃어버린 에너지의 비율과 최저점 -> 도착점(h2) 경로에서 잃어버린 에너지 비율을 각각 구해보라. 어떤 특징이 있는가?