[A+] 힘의평형 결과보고서

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목차

1. 힘에 대한 감각 익히기
2. 힘의 합력 실험 : 대칭형
3. 힘의 합력 실험 : 비대칭형
4. Mission: 힘의 크기 추정하기

본문내용

REPORT
A+
힘의평형 결과보고서
실험 3. 힘의 평형
목적: 힘이 어떻게 더해지거나 분해될 수 있는지 이해한다. 실험을 마치기 위해서는 조교가 내주는 미션을 성공적으로 완수해야 한다.(4번 참조)
예비 보고서: 핵심물리학 보기문제 5.2 (정지한 물체) 문제를 풀어보고 정리한다.
준비물: 용수철 저울 10N 2개, 슬롯 추 2개, 고정 도르래 2개, 힘의 평형 원판(또는 각도기), 실, 모눈종이
조교용 준비물: 용수철 저울 5N, 20N 1개씩, 역학시스템 set (질량 추x3, 자석 부착용 도르래, 수직판 등)
1. 힘에 대한 감각 익히기
(1) 1 N의 힘은 어느 정도인가? 얼마만한 질량을 들어올리는 힘과 같은가? 당신이 한 팔로 낼 수 있는 힘은 어느 정도라고 생각하는가?
- 질량 m을 가진 물체가 경험하는 중력의 크기는 F=mg이다. (g=9.8 m/s2)
뉴턴의 단위는 kgm/s2 이므로, 1N = 1kgm/s2 = m×(9.8m/s2) 라고 할 수 있다.
이때 m = 1/9.8 (kg), 즉 1N의 힘은 약 1/9.8 kg 정도의 질량을 들어올리는 힘과 같다.
2. 힘의 합력 실험 : 대칭형
(1) 아래 그림을 참조하여 도르래를 설치한다.
(A) 학생용 (B) 조교용
(2) 양쪽 실 끝에 같은 질량을 매달고, 용수철 저울로 잡아당긴다. θ1=θ2를 유지한 상태에서 다양한 각도에 대한 힘의 크기를 측정한다. 결과를 아래 그래프로 나타내보라.
0
15
30
45
60
75
90
측정실패
3.1
2.0
1.5
0.4
0.2
0.1
(3) (2)의 그래프에서 힘과 각도에 대한 수학적 관계는 무엇인가? 이론적으로 예상되는 그래프를 같이 그려보고 일치하는지 확인하라.
(2)의 그래프에서 각도가 증가할수록 용수철 저울로 측정한 힘의 크기는 감소한다.
이론적으로 계산해봤을 때,
이때 다양한 값에 대한 N의 값은 다음과 같다.
(소수점 아래 한 자리까지 나타냈다.)
0
15
30
45
60
75
90
2
1.8
1.6
1.4
1.0
0.4
0
3. 힘의 합력 실험 : 비대칭형
세 가지 서로 다른 힘이 임의의 각도로 주어질 때 평형을 이루기 위한 조건이 무엇인지 생각해보라. 또, 그 생각이 옳은지 실험으로 확인하라.
-세 가지 서로 다른 힘이 임의의 각도로 주어질 때 평형을 이루기 위한 조건
-실험 결과
1)
2)
4. Mission: 힘의 크기 추정하기
실험이 어느 정도 진행되었을 무렵, 조교가 수직판에 세 개의 도르래와 추를 설치한다. 좌우 두 개의 추는 볼 수 없도록 가리개로 가린다. 조교는 중앙 추의 질량(m)과 줄의 각(θ1, θ2)을 알려준다. 정해진 시간 동안 각 실험조는 감추어진 두 개의 질량(m1, m2)을 예측하고 종이에 적어 조교에게 제출한다. 조교 재량껏 통과 혹은 실격 판정을 한다. 실격 판정을 받은 조는 남아서 그 다음 문제에 도전해야 한다.

키워드

힘의 평형,   핵심물리학,   예비 보고서,   힘의 합력 실험,   대칭형