(1) 실험제목 : 중력가속도 측정(Gravity acceleration)
(2) 실험목적
실험[1] : 마찰없는 미끄럼판(air track)과 광감지기(photo gate)를 이용하여 마찰이 없는 등가속도 운동을
실현해 봄으로써 가속도 운동의 기본개념을 익히고, 중력가속도를 실제로 측정해 본다.
실험[2] : 자유 낙하하는 물체의 운동 기록을 분석하여 중력가속도를 구하고 자유 낙하 운동이 등가속도 운동임을 알아본다.
(3) 관련이론
실험[1]
마찰을 무시할 때 각도 만큼 기울어진 비탈면 위에 있는 물체에 작용하는 가속도
a의 크기는 gsin이다. 여기서 g=9.8m/s2은 중력가속도의 크기이다.
이때 가속도는 시간에 따라 변하지 않으며 이 경우 경과한 시간 t, 움직인 거리 D,
처음 속도 사이에는 다음과 같은 식이 성립한다.
빗면 위에 물체를 가만히 놓을 때는 =0이므로
이 되고, 따라서 빗면 위에서 거리 D를 이동하는 데 걸리는 시간 t를 측정하면
의 식으로부터 중력가속도를 측정할 수 있다.
실험[2]
정지되어 있던 물체가 중력을 받아 속력이 커지면서 지면을 향하여 떨어지는 운동 이다. 공기저항을 무시할 때 중력가속도는 일정하다. 이때 낙하한 거리를 h라고
하면 등가속도 직선 운동식에 의해서
이 되고, 이 식을
로 바꿀 수 있다.
중력의 크기는 물체의 질량에 비례한다. 즉, 무거운 물체에 더 큰 중력이 작용한다. 하지만 무거운 물체가
가벼운 물체보다 더 빨리 떨어지지는 않는다. 운동의 제2법칙, F=ma을 살펴보면, 가속도 a는 힘과 질량이
서로 비례하므로 물체의 질량에 상관없이 일정하다. 이렇게 중력에 의한 일정한 가속도를 중력가속도 g라고
한다. 중력가속도는 모든 물체에 동일하므로 공기의 저항을 무시할 때, 물체는 질량에 상관없이 같은 시간
동안 같은 높이를 떨어진다.
(4) 실험방법
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2012.04.12
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