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대학 물리학 - 마찰계수 측정
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1. 실험 목적
마찰력의 종류를 알고 마찰력의 크기를 다르게 하는 원인을 분석하고, 마찰계수를 구할 수 있다.
2. 원리 및 방법
1)마찰력이란
물체가 다른 물체의 표면에 접하여 움직이려고 할 때 또는 움직이고 있을 때 그 운동을 저지하려는 힘이 접촉면을 따라 작용한다. 이 저항력을 마찰력이라고 한다. 마찰력이 생기는 원인은 요철설과 응착설로 설명된다. 이 두 가지 설은 상호 보완적인 것으로 환경과 조건에 따라 타당성이 있는 것을 선택하여 설명하게 된다.
요철설은 서로 접촉하고 있는 두 면을 확대시켜보면 울퉁불퉁한 요철 모양을 이루게 된다. 이 상태에서 물체가 옆으로 움직이려면 요철 모양을 파괴시키는 힘이나 빗면을 따라 약간 올라가거나 내려오는 힘이 필요하게 된다.
응착설은 두 물체의 접촉면을 확대시켜 보면 실제 접촉되어 있는 부분은 전체 면적에 비해 아주 작은 면적만 접촉되어 있다.
따라서 이 접촉되어 있는 작은 면적에 물체의 중력이나 수직항력이 집중되어 압력이 무척 커지게 된다. 접촉되어 있는 이 부분에서 서로 다른 두 물체의 분자들이 큰 압력에 의해 전기적으로 결합된다. 물체를 옆으로 움직이려면 이 결합을 파괴시키는 힘이 필요하다. 이 힘이 곧 마찰력이다.
마찰력의 크기는 접촉면에 상태에 따라 달라지며, 또한 접촉면에 수직한 법선력 N에 비례한다
2)마찰계수란
마찰력의 크기는 수직항력에 비례하는데 이때의 비례상수가 마찰계수이다. 즉 같은 수직항력이 작용 시 마찰계수가 클수록 마찰력의 크기도 커진다. 마찰력의 크기를 f, 수직항력을 N, 마찰계수를 (mu; 뮤)라고 할 때, f = N의 관계가 성립한다. 마찰의 정도를 나타내는 마찰계수는 물체의 재질, 표면의 매끄러운 정도 등에 따라 달라진다.
3)마찰계수의 종류
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2015.02.06
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