[물리실험보고서]힘의 평형

소개글

[물리실험보고서]힘의 평형에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.목적 : vector 합성을 통해 Newtonwton의 제 1법칙을 증명한다.

2.이론

3.실험 기기

4.실험 방법

5.실험 결과

6.토의 및 고찰

7.결론

본문내용

때문에 이 방법 대신 평행사변형법(또는 삼각형법)을 이용하여 직접 합성 힘을 그려서 나타내는 방법을 이용하였다.(도식적 방법) 힘은 벡터 값이므로 크기와 방향(각도)을 함께 고려해 주어야 한다. 모두 5회에 걸쳐 실험을 하였는데 , 4번 째 실험에서는 힘의 크기의 경우 예상값과 실험값이 일치하였고 각도의 경우 0.9％의 오차를 보여서 거의 일치한다고 판단해도 무방할 듯 하다. 그러나 5회의 실험에서의 오차를 평균 내어 본 결과 크기에서 3.64％, 각도에서 6.98％의 오차가 발생한다고 결론 내려졌다. 이처럼 오차가 생기는 것은 선을 긋고 그 선의 길이와 수평각도를 재는 과정에서 자와 각도계의 눈금이 가지는 한계 (또는 우리의 시력의 한계..) 때문이라고 생각할 수 있다. 이러한 눈금의 오차는 힘의 분해 실험 과정에서도 발생했을 것이다. 즉 수평각을 일정하게( 실험시 30°) 유지시켜야 했으나 정확하게 30°를 유지하기는 어려웠다.
②앞의 이론에서도 언급했듯이 pulley와 실 사이의 마찰력이 오차에 영향을 미칠 수 있다. 이들 마찰력을 최소화하지 않으면 실이 자유롭게 움직일 수 없기 때문에 정확한 각도를 잴 수 없게 된다. 우리가 실험할 때 역시 마찰력이 작용하여 실제로는 평형이 이루어지지 않았어도, 실이 움직이지 않아 마치 힘이 평형을 이룬 것 같은 착각을 일으켰다. 따라서 어느 각도가 정확한 값인지 판단하기가 어려웠다. 그러나 앞의 이론에서 주의하라고 한 pulley 자체의 회전 운동은 별로 큰 문제가 되지 않은 것 같다.
③용수철 저울은 수직을 이루어야 하지만 기구를 만지는 과정에서 약간씩 기울어져 실제로 수직을 이루기는 힘들었다. 수직이 되어야 하는 것은, 용수철 저울의 겉을 이루는 플라스틱과 그 안의 스프링이 최대한 닿지 않도록 하여 스프링과 플라스틱 사이의 마찰력을 최소화시키기 위해서다. 그러나 플라스틱과 스프링이 사이의 마찰 때문에 힘을 정확하게 측정되지 못했다. 아마도 더 적은 수치로 측정되었을 것으로 추측된다.
④힘의 분해 실험에서는 실 3개가 서로 닿지 않았으나 힘의 합성 실험에서는 위의 실험 기구에서 볼 수 있듯이, 용수철 저울에 연결되어 있는 실과 다른 방향에서 나온 실이 서로 닿아 있어서 그 사이에서도 약간의 마찰력이 작용 했을거라고 생각된다.
⑤세힘의 평형은 라미의 정리를 이용해서도 확인할 수 있다.
⑥(참고)해석법에 의한 합성방법
두 벡터의 합은 sine과 cosine의 삼각법칙을 이용하여 해석적으 로 구할 수 있다.
**크기는
**각도는
7결론 :힘의 평형을 확인해 보기 위해 실험 데이터를 가지고 크게 2가지 방법으로 알아보았다. 먼저 힘의 합성을 이용하였고, 그 다음으로 힘의 분해를 이용하였다. 그리고 힘의 합성 실험에서의 데이터는 도식적 방법과 해석적 방법의 2가지 방법으로 분석하였다.
모눈종이에 직접 두 힘의 합성 힘을 구하여 나머지 한 힘과의 평형을 확인하여 세 힘의 평형을 확인해보는 도식적 방법에서는 크기와 각도, 두 가지 측면으로 나누어 볼 때(힘은 벡터값이므로 이 둘을 함께 고려해야 한다) 각각 오차가 3.64％ , 6.98％ 발생하였다. 또한 세 개의 힘을 x성분, y성분으로 나누어
SUM {({F }_{i }) }_{x }
,
SUM {({F }_{i }) }_{y }
이 0이라는 것을 확인함으로써 힘의 평형을 알아보는 해석적 방법에서는 x성분에서는 3.75 , y성분에서는 5의 오차가 발생하였다. 오차가 발생하게 된 원인으로는 자와 각도기와 같은 측정도구의 눈금의 한계, 또는 실과 Pulley사이 , 교차하는 실 사이, 용수철 저울의 스프링과 겉 사이에서 발생하는 마찰력을 생각해 볼 수 있다.

키워드

힘의 평형,   힘의 합성,   힘의 분해,   물리,   Newton,   vector