일반물리학 - 수직낙하운동[직선운동실험]
I. 실험 목표
물체가 일정한 힘이 작용하여 수직으로 낙하할 때 시간에 따른 위치를 측정하여 1차원 등가속도 운동을 이해한다.
II. 이론
중력에 의한 자유낙하운동
지구 중심에 가까울수록 지구가 물체를 잡아당기는 만유인력이 커지므로, 중력은 엄밀히 말해 일정한 크기의 힘이라고 할 수 없다. 하지만 지구 표면 근처에서 물체가 낙하한다면 지구의 반지름에 비해 이동거리가 매우 짧으므로 중력의 크기 변화를 무시할 수 있다. 그러므로 나무에서 떨어지는 사과와 같은 물체는 일정한 크기의 중력을 받으며 지면을 향해 떨어진다. 공기저항을 무시하면 물체는 지면을 향해 등가속도 직선운동을 한다.
중력가속도
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.
Ⅲ. 실험 장치
Rotary motion sensor, 750 interface, 삼각대, 추와 추걸이, pc, 도르래 실
Ⅳ. 실험절차
1. rotary motion sensor와 인터페이스를 연결하고, 노란색은 1번 검정색은 2번에 연결한다.
2. 전원을 킨다.
3. 실험장치 설치 후, 컴퓨터에 데이터 스튜디오를 실행한다.
4. create experiment선택
5. 인터페이스에 rotary motion sensor를 클릭
6. 두 번째 measurement에서 속도와 가속도를 클릭
7. 그래프를 더블클릭, 속도와 가속도의 그래프를 화면에 띄운다.
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2013.06.05
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