일반물리학 실험보고서 - 힘의평형

1. 실험목적
힘의 벡터 합성과 분히 그리고 여러 힘의 평형 조건을 실험한다.
2. 실험원리
(1) 도식법에 의한 벡터합성
[그림 1]과 같은 OA와 OB의 합을 구해보자. 이들의 벡터합 또는 합력 R은 그림 [그림 2]와 같이 두 벡터를 한 쌍의 변으로 하는 평행사변형을 그려서 두 벡터가 만나는 점으로부터 평행사변형의 대각선을 그림으로써 구한다. 이 대각선 벡터 R은 두 벡터의 합으로서 합력의 크기와 방향을 나타낸다.
두개이상의 벡터들의 합력을 구할 때는 다각형법을 사용하는데, 이것을 [그림 3]에서 보여주고 있다. 처음에 벡터 A의 화살표 끝에서 벡터 B를 그린다. 그리고 벡터 B의 작용점을 오게 하여 벡터 A의 작용점과 벡터 B의 화살표 끝에서 다시 벡터 C를 그렸을 때 벡터 A의 시작점으로부터 벡터 B의 끝을 연결한 벡터 R은 벡터 A와 벡터B의 합 벡터가 되고 A 벡터의 시작점으로부터 벡터 C의 끝을 연결한 벡터 R′는 벡터 A, B, C의 합이 된다.
[그림 1] [그림 2] [그림 3]
(2) 해석법
두 벡터의 합은 sine과 cosine의 삼각법칙을 이용하여 해석적으로 구할 수 있다. [그림 4]와 같이 두 벡터 A, B를 생각하자. 이 그림에서 합력 R의 크기는 다음과 같이 구할 수 있다.

이때 각 는

[그림 4]
3. 실험기구 및 장치
① 힘의 합성대 ② 추 ③ 수준기 ④ 그래프 용지
4. 실험방법
① 합성대 밑에 위치한 조준나사를 가지고 합성대의 수평을 맞춘다.
② 도르래 A, B, C에 임의의 질량을 올려놓은 후, 도르래 B, C의 각을 임의로 움직여 평 형을 맞춘다.
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