일반물리학 실험 - 뉴턴의 제2법칙
1.실험목적
일정한 힘을 받는 물체의 운동을 관찰함으로써 가속도의 개념을 이해하고 실험적으로 뉴톤의 제2법칙을 유도한다.
2.이론
뉴턴의 제 2법칙이란 힘과 질량 및 가속도에 관한 법칙으로써 물체에 힘이 작용하면 힘의 방향으로 가속도가 생기고, 가속도의 크기는 물체 에 작용하는 힘의 크기에 비례하고 물체의 질량에 반비례한다.
F = ma
(m은 질량, a는 가속도, F는 힘이다.) 이것에 관한 특징으로써 밑의 몇 가지가 있다.
1. 물체의 가속도는 알짜힘의 크기에 비례한다.(질량일정)
2. 물체의 가속도는 물체의 질량에는 반비례한다.(힘의 크기 일정)
3. 가속도의 방향은 힘의 방향과 같다.
4. F = 0 이면 가속도가 0 이 되어 물체가 등가속도는 운동한다는 것을 나타내며 이것은 바로 갈릴레이가 설명한 관성의 법칙이다.
뉴턴의 2법칙을 설명하기 위한 실험 방법에 이론을 적용하면글라이더의 질량을 m,추의 질량을 m ,실의 질량을 T라고 하면, 두 개의 추는 한 실로 연결되어 있으므로, 같은 가속도 a로 움직인다. 도르래와 실과의 마찰을 무시하고, 도르래가 회전하지 않은 경우, 글라이더와 추에 대해 각각 뉴턴의 제 2법칙을 적용할 수 있다.
ma=T------------- ①
m a=m g-T-------- ②
를 얻는다. 식 ①과 ②로부터 장력 T를 소거하면, 가속도 a=③ 이라고 주어진다. 장력 T는 식 ③을 ①에 대입하여 얻을 수 있다.
3.실험방법
여러 가지 실험 방법이 존재 한다. 그 중에서 가장 기본적인 실험을 한다.
일정한 힘의 영향에 의한 Air Track상에서 glider의 운동을 관찰함으로써 뉴턴의 제 2법칙을 실험적으로 확인하고자 한다.
glider에 작용하는 일정한 힘은 매달린 질량의 무게 때문에 생기므로 매달린 추와 glider의 질량을 변화시킴으로써 뉴턴의 제 2법칙을 확인한다.
이에 관한 실험순서 -]
① Air track을 수평이 되도록 설치하고 책에 있는 그림처럼 설치한다.
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2013.12.26
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