일반물리실험 보고서 - 뉴턴(Newton)의 운동 제 2법칙의 응용
1. 실험의 목적
별다른 외력이 작용하지 않는 물체에 일정한 힘을 주고, 그 물체의 가속도를 측정하여, 측정값이 Newton의 제 2법칙을 적용한 이론값과 맞아떨어지는 지를 비교하여, Newton의 제 2법칙이 실생활에서도 적용 가능한지를 알아본다.
2.실험의 기본 원리
∎Newton의 제 2 법칙
- 물체에 힘이 작용하면 힘의 방향으로 가속도가 생기며, 가속도의 크기는 작용한 힘의 크기에 비례하고 물체의 질량에 반비례한다.
질량 m인 물체에 힘 F가 작용할 때 생기는 가속도를 a라고 하면
F∝ma , 즉 F=kma (k는 비례상수)
로 나타낼 수 있다.
질량이 일정할 때 : 물체의 가속도는 작용하는 힘에 비례한다.
힘이 일정할 때 : 물체의 가속도와 질량은 반비례 관계를 갖는다.
가속도가 일정할 때 : 질량이 다른 두 물체가 동일한 가속도를 갖기 위해서는 질량에 비례 하는 힘을 가해 줘야만 한다.
∎-Newton의 제 2법칙의 응용1 -빗면 위에서의 운동
빗면을 미끄러져 내려올 때 마찰력 F는 빗면을 따라 위 방향으로 작용하고 미끄러져 내려오게 하는 힘은 mgsinƟ이다. 또 마찰력은 µ mgcosƟ이므로 운동 방정식은 다음과 같다.
ma=mgsinƟ-F=mg(sinƟ-µ mgcosƟ)
a=g(sinƟ-µ cosƟ)
단, 이번 실험의 경우 무마찰상태로 실험하므로 µ mgcosƟ=0이다. 그러므로
a=gsinƟ
즉, 마찰이 없는 경사면에서 물체는 경사면을 따라 등가속도 운동을 하며, 그 가속도의 크기는 gsinƟ로 경사각에 비례하지만 질량과는 무관하다는 것을 알 수 있다.
3.기본측정값 및 결과분석
(1)실험 1-마찰이 없는 경사면에서의 물체의 운동
①기본실험
글라이더의 총 질량, m=192.72g
받침대의 높이, h=6.3cm
무마찰실험대의 두 다리 사이의 거리, s=100cm
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2014.05.23
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