1. 실험제목 중력가속도 측정
2. 실험목적
1)마찰 없는 미끄럼판(air track)과 광감지기(photogate)를 이용하여 마찰이 없는 등가속도 운동을 실현해 봄으로써 가속도 운동의 기본개념을 익히고, 중력가속도를 실제로 측정해 본다.
2)자유낙하 운동하는 물체의 운동을 이해하고, 중력가속도의 값을 측정한다.
3. 이론
1) 중력과 무게
한 물체가 다른 물체를 그 물체의 중심 방향으로 끌어당기는 힘을 중력이라고 한다.
일반적인 경우에 있어서 앞 문장에서의 한 물체 는 지구가 된다.
중력은 만유 인력을 특수화시킨 것이다. 지표 부근의 물체와 지구 사이에 작용하는 만유 인력의 쌍 중에서 지구가 물체를 끌어당기는 힘이 일반적으로 이야기하는 중력이다. 물론 이에 대한 반작용이자, 만유 인력의 쌍 중 다른 힘으로서 물체가 지구를 끌어당기는 힘이 있지만, 지구의 관성이 너무 크기 때문에 지구는 거의 움직이지 않는다.
중력에 의해 생기는 가속도를 중력 가속도라고 하며 g라고 나타낸다. 중력이 작용하는 공간에서 초속도 없이 낙하하는 물체의 운동을 자유 낙하 운동이라고 한다.
그러면 물체에 작용하는 중력의 크기를 구해 보자. 공기 저항을 무시하면 자유 낙하 운동을 하는 물체에 작용하는 힘은 중력밖에 없다. 중력을 Fg라고 하면, 뉴턴의 운동방정식 F=ma에서 물체에 작용하는 힘F는 Fg이고, 물체의 가속도 a는 곧 중력가속도g이다.
따라서, 지구가 물체에 가하는 중력은 다음과 같이 나타낸다.
Fg=mg
우리는 무게를 물체가 중력에 의해 아래로 떨어지는 것을 막기 위해 필요한 힘 이라고 정의한다. 물체에 작용하는 중력을 Fg라고 하고, 물체가 낙하하는 것을 막기 위해 우리가 위로 가하는 힘을 W라고 하자. 그러면 뉴턴의 운동 방정식 F=ma에서 물체에 작용하는 알짜힘 F는 W-Fg가 되고, 물체가 움직이지 않으므로 가속도a는 0이 된다. 이를 대입하면 다음과 같은 식이 성립한다.
W-Fg=m x 0
W=Fg=mg
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2014.09.26
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