일반물리실험 A+자료 구슬 롤러코스터 결과레포트

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일반물리실험 A+자료 구슬 롤러코스터 결과레포트 에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

너지 변화를 다시 구해보라.
h1
이론 속력
실험 속력
에너지 비율 1
h2
에너지 비율 2
0.4
2.37
5
3.16
0.26
0.19
0.6
2.90
5
3.95
0.37
0.16
0.8
3.35
6.66
2.97
0.51
0.21
1.0
3.74
6.66
4.46
0.61
0.15
(속력단위:m/s)
에너지 비율 1: 출발점(h1) -> 최저점의 경로에서 잃어버린 에너지의 비율
에너지 비율 2: 최저점 -> 도착점(h2) 경로에서 잃어버린 에너지 비율
2. 360도 회전
(1) 아래 그림과 같이 실리콘 풀(글루건)을 이용해서 레일을 설치한다. (주의 사항: 앞의 경우와 마찬가지로, 먼저 레일을 고정판에 붙인 후, 고정판을 바닥에 붙이도록 한다.)
(레일을 구부려서 직접 손으로 고정시키면서 실험하였다.)
(2) 레일을 이탈하지 않고 무사히 통과하기 위해서는 초기 높이 h가 얼마이어야 하는지 실험적으로 찾아보라.
우리 조는 반지름(=r=)을 10cm라 놓고 실험을 진행하였는데 그때 초기 높이 h가 33cm일 때 레일을 이탈하지 않고 무사히 통과하였다.
(3) (2)의 초기 높이 h를 이론으로 구해보고 실험 결과와 비교해보라.
예비레포트에서 라는 것을 찾았고, 역학적 에너지 보존법칙에 의해
이므로
h\'은 20cm에서 초기 높이 h의 이론값은 25cm가 나온다. 우리 실험결과와는 9cm 차이가 난 것을 확인 할 수 있었다.
(4) (직접 만들 필요는 없다.) 아래와 같은 형태의 레일이 있다고 상상해보자. h’ 높이는 (1)의 경우와 같고, 다만 고리의 반지름(R)만 작다. 두 가지 경우 중 어느 쪽이 완주가 더 쉽겠는가? 그렇게 생각한 이유는 무엇인가?
예비 레포트에 의해 임을 찾았으므로(우리의 경우에는 최소 속도만을 다루고 있으므로 수직력 n을 0으로 두자) 같은 mg에선 R이 작을수록 더 작은 속력이 필요함을 알 수 있다.
따라서 그림과 같이 h’에 비해 R이 작은 경우, 보다 더 적은 v가 있어도 궤도를 완주할 수 있게 되므로 이론적인 h도 더 작아지게 된다.
즉 실험에서의 레일보다 위 그림처럼 레일을 설치했을 때, 완주가 더 쉬워진다.
3.discussion
실험 1의 2-1번을 회전운동이 포함된 식으로 속도를 다시 계산해 보았다.
1.0m
0.8m
0.6m
0.4m
이론값
3.74m/s
3.35m/s
2.90m/s
2.37m/s
실제값
6.66m/s
6.66m/s
5.0m/s
5.0m/s
이를 이용하여서 다시 이론값을 구하면
이다.
표의 내용을 보면 이론값이 실험값보다 작은데 이 이유는 위에서 쓴 것과 동일하게 포토게이트가 정밀하게 측정 하지 못하는 것이 이유가 될 수 있다.
이번 실험은 생각보다 실험 진행과정이 복잡하였다. 처음에는 그냥 단순하게 구슬을 굴린다고만 생각했는데 구슬의 속력 측정 및 최종 높이의 측정을 하기 위해 실험 장치를 설치하는 게 꽤나 까다로웠고, 이론도 구슬의 병진운동과 회전운동을 모두 고려해야 했기 때문이다. 생각보다 까다로운 실험을 진행하다보니 정신이 없어서 실험 진행하는 중에는 1.에너지 변환 실험에서 생긴 오차를 신경 쓰지 못했다. 그 덕분에 실험값이 이론값보다 오히려 더 높게 이상하게 나와 버렸다. 속력을 편하게 측정하기 위해 포토게이트를 너무 붙인 게 오히려 독이 된 것이다. 다음 실험에서부턴 실험이 조금 늦게 끝나더라도 좀 더 실험 진행에서 주의를 기울여서 이런 터무니없는 결과가 나오지 않도록 주의해야겠다. 한편 롤러코스터 실험 마지막에 (4)형태의 레일이 실험을 하면서 직접 설치한 롤러코스터 레일보다 완주가 더 쉽다는 게 정말 새로웠다. 개인적으로는 (4) 형태의 롤러코스터 레일은 에너지 보존 법칙에 의해 결과적으로는 직접 설치한 롤러코스터 레일과 비슷한 속력이 필요하다고 생각했지만, 이론적으로 계산해본 결과에 의해 R이 작아져서 작은 속력에서도 완주가 가능하게 된 것이었다.
처음에 예비레포트를 쓸 때 든 생각은 ‘내가 과연 이 실험을 잘 할수있을까?’ 라는 생각이 먼저 들었다. 그만큼 이번실험은 내가 처음 보았을 때 어려워보였고 그러기에 사실 실험시작하기전에 자신감이 없는상태로 임하게 되었다. 하지만 조원들과 실험을 하고난후 책을 찾아보면서 결과레포트를 쓴 결과 나름 꽤 잘써진거 같아 기분이 좋다. 사실 처음에 결과레포트를 쓰게 되었을 때 병진 운동 에너지와 회전 운동에너지가 정확히 무엇인지도 몰랐지만 레포트를 쓰면서 하나하나 알아가는 즐거움이 컸던것같다. 특히 회전 운동에너지를 포함하여 다시 계산을 하게

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일반물리실험,   일물실,   병진