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[결과레포트]
1.제목 : 용수철 진자에 의한 역학적 에너지의 보존
2.목적 : 평행상태를 갖는 모든 계는 작은 변화에 대하여 복원 특성을 갖는다. 특히 변화가 아주 작을 때는 그 복원력은 변화의 크기에 비례한다. 또한 운동 상태를 유지하려는 관성 특성도 가지고 있다. 이 두 지 특성이 나타날 때 역학계는 단순 조화 운동을 하게 된다. 용수철에 매달린 물체, LC회로, 고체나 분자 내에서의 원자의 진동 등 많은 물리계에서 나타나며 따라서 물리학에서 매우 중요시되고 있는 운동이다. 본 실험에서는 중력장 내에서 수직으로 운동하는 용수철 진자의 단순조화운동을 관찰하여, 그 주기를 측정하고 탄성 위치에너지와 중력 위치에너지의 변환을 통해 역학적 에너지의 보존을 확인한다.
3.이론 및 실험방법(수정)
없음.
4.실험결과
1) 용수철 상수의 결정
추걸이의 질량 : 60.5g
늘어난 길이 평균값 : 4.3084
와 는 서로 같으므로 이다. 따라서 이므로 질량의 단위를 kg 으로 바꾸고 중력가속도 9.8 곱한뒤 늘어난 길이의 평균값을 나누어 용수철 상수를 구하였다. 소수 넷째자리에서 반올림하여 ‘1.376’을 얻었다.
2) 추 및 추걸이 질량 〓 110.5g
추의 질량
0.05kg
추의 질량이 0에서의 y좌표
19.498
1차
2차
최고-최저점에너지
변화(dyneㆍcm)
주기(s)
오차(%)
최고점
최저점
최고점
최저점
측정값
이론값
주기
에너지
횟수
y좌표
시간
y좌표
시간
y좌표
시간
y좌표
시간
탄성에너지 증가
중력에너지 감소
/
/
1
29.217
0
3.909
0.566
28.394
1.033
3.909
1.5
19.654
26.96
0.492
0.857
0.74
0.271
2
27.365
0
7.613
0.433
27.365
0.9
7.613
1.333
9.9739
21.389
0.45
0.857
0.762
0.534
3
28.188
0.433
3.704
0.867
27.984
1.333
4.321
1.8
20.868
26.069
0.458
0.857
0.758
0.2
값은 인데 과 는 각각 , 으로 구했으며 는 으로 구했다. 그리고 과 는 각각 으로 구했다. 모두 소수 넷째자리에서 반올림하여 표기하였다.
5.결론
이번 실험은 용수철 진자를 이용하여 역학적 에너지가 보존됨을 확인하는 실험이었다. 위 실험결과를 보면 주기의 오차는 조금 크게 나왔지만 에너지의 오차는 생각했던 것 보다 적게 나와 성공적인 실험이었다고 생각한다…(생략)
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