[마찰계수 측정 실험]
1. 실험 목표
마찰력의 종류를 알고 마찰력의 크기를 다르게 하는 원인을 분석하고, 마찰계수를 구할 수 있다.
2. 실험 원리
한 물체가 다른 물체와 접촉하여 상대적인 운동을 하려고 할 때, 또는 상대적인 운동을 할 때, 그 접촉면의 접선방향으로 운동을 방해하는 힘을 마찰력이라 한다.
마찰력은 물체가 정지해 있거나 움직이고 있는 경우에 따라서 정지마찰력과 운동마찰력으로 구분한다. 정지하고있는 물체에 작용하는 마찰력이 정지마찰력, 정지마찰력중에서 정지해 있던 물체가 막 움직이기 시작하는 순간의 마찰력을 최대정지마찰력이라 하며, 운동하는 물체에 작용하는 마찰력을 운동마찰력이라 한다.
마찰력의 크기는 접촉면의 크기(면적)에는 무관하고 접촉면의 상태 (재질, 거칠기 등) 에 따라 달라지며, 또한 접촉면에 수직한 수직항력(법선력) 에 비례한다. 물체에 힘 를 작용하여 바닥에 대한 속도 의 상대운동을 시키는 경우 정치마찰력의 크기 는
이 때, 는 정지마찰계수이며, 등호는 가 최대정지마찰력일 때만 성립한다. 또한 운동마찰력의 크기 는
로 주어지고, 운동마찰계수 는 보통 정지마찰계수 보다 작다.
3. 실험 기구 및 장치
➀ 마찰계수 측정장치
➁ 물체(각기 다른 면)
➂ 추걸이와 추
4. 실험 방법
1)수평면상에서의 마찰계수
마찰계수를 측정하는 구역은 수평면인 접촉면상에서 물체가 운동을 시작할 때, 또는 운동하고 있을 때의 힘을 측정하여 마찰계수를 구한다.
➀정지마찰계수
수평면위에 무게 인 물체 A를 올려 놓은 후 실과 추걸이를 도르래를 거쳐 연결한다. 물체가 움직이기 시작할 때까지 추걸이에 추를 증가시켜 이 때의 추의 무게 (추걸이 무게도 포함)를 측정한다. 최대 정지마찰력은 측정한 와 크기가 같고, 또 물체 A에 작용하는 수직항력 은 무게 과 그 크기가 같으므로 식으로부터 정지마찰계수 를 구할수 있다. 물체 A의 무게를 증가시키고 위의 실험을 반복한다.
➁운동마찰계수
물
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2013.05.08
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