일반물리실험 - Atwood의 기계
실험목적: Atwood기계를 사용하여 힘, 질량 그리고 가속도 사이의 관계를 뉴턴의 제2법칙과 연관하여 알아보자.
실험이론: 물체의 가속도는 물체에 작용하는 알짜힘과 물체의 질량에 의존한다. Atwood기계에서 2개의 매달리 질량사이의 무게 차이는 양쪽 질량에 작용하는 알짜힘을 결정한다. 이 알짜힘은 매달린 질량 양쪽을 가속시킨다.
자유체 다이어그램에 기초하여 T는 장력이고 M₂＞M₁이며 g는 중력에 의한 가속이다. 위쪽을 양의 방향으로 두면, M₁과 M₂에 대한 알짜힘의 식은 다음과 같다.
T₁ - M₁g = = M₁a
T₂ - M₂g = = M₂(-a)
도르래가 질량 제로이고 마찰이 없다고 가정하고, 그리고 줄이 질량이 없고 늘어나지 않는다 라고 가정하고 T₁=T₂라 두자. 양 질량의 가속도인 a에 대해 풀면, 이론적으로 가속도는 질량의 차이를 전체질량으로 나눈 것에 g(중력장의 크기)를 곱한 것이다.
실험방법: 도르래와 행거,추를 설치한 후 추와행거의 무게를 달리하여 과정을 반복하면서 8번의 실험값을 출력해 낸다. 포토게이트와 도르래 시스템을 사용하여 올라가고 내려가는 양쪽 질량물체의 움직임을 측정하면서 DataStudio는 그들이 움직임으로 인한 질량들의 속도 변화를 기록한다. 시간에 대비한 속도 그래프의 경사는 시스템의 가속도가 된다.
결론:
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2014.01.20
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