[물리실험] 후크(HOOKE)의 법칙 - 힘의측정 실험(예비+결과)

소개글

[물리실험] 후크(HOOKE)의 법칙 - 힘의측정 실험(예비+결과)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험제목

2. 실험날짜

3. 조이름/조원

4. 실험목적

5. 실험예상

6. 실험이론

7. 실험기구 및 장치

8. 실험방법

9. 실험결과

10. 결과분석

11. 토론

12. 실험후기

본문내용

s = 1.96N
- 표준편차 (=) = =
=
* 50g일 때
평균 = (0.013 + 0.013 + 0.013 + 0.013 + 0.013) 5 = 0.013
분산 () = ( + + + + ) 5 - () = 0
표준편차 () = = = 0
* 100g일 때
평균 = (0.025 + 0.025 + 0.025 + 0.025 + 0.025) 5 = 0.025
분산 () = ( + + + + ) 5 - () = 0
표준편차 () = = = 0
* 150g일 때
평균 = (0.038 + 0.038 +0.038 + 0.038 + 0.038) 5 = 0.038
분산 () = ( + + + + ) 5 - () = 0
표준편차() = = = 0
* 200g일 때
평균 = (0.05 + 0.05 + 0.05 + 0.05 + 0.05) 5 = 0.05
분산 () = ( + + + + ) 5 - () = 0
표준편차 () = = = 0
② X축은 위치(m), Y축은 힘(N)의 그래프를 그려라
.
힘(N)
2.0
표준편차=0
1.5
표준편차=0
1.0
표준편차=0
0.5
표준편차=0 용수철의 상수( =) = k ⇒ 약 38.7.N/m
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 위치(m)
10. 결과분석
직선의 기울기= 용수철의 상수(=) ⇒ 약 38.7.N/m
- 힘과 늘어난 길이는 비례함을 알 수 있다. 용수철의 늘어난 길이는 2배의 힘을 받으면 2배로 늘어나고 3배의 힘을 받으면 3배로 늘어난다. 따라서 용수철의 늘어난 길이를 측정하면 작용한 힘의 크기를 알 수 있다. 용수철은 밖으로부터 가해진 힘에 비례하여 신축한다. 다시 말해서, (밖으로부터의 힘) = (비례상수) × (신축의 크기)라 나타낼 수 있다. 이 때의 비례상수를 그 용수철의 용수철상수라 부른다. 신축하기 쉬운 용수철일수록 용수철상수는 작다. 일반적으로 탄성을 가진 물체의 변형에서는 F = kx의 관계가 성립한다. 이 때 에도 비례상수 k를 그 물체의 용수철상수라 부른다.
11. 토론
- 용수철이 한없이 늘어나는 것이 아니다. 추의 무게가 용수철이 견디기 힘들게 비례한계를 벗어나면 용수철은 원상태로 되돌아오지 않거나 아예 끊어진다. 예를 들어 지구가 더워지는 온실효과도 마찬가지이다. 빨리 조치를 취하지 않고 그대로 방치하면 지구는 더 이상 원래의 상태로 돌아오지 않는다. 지구의 온도가 급격히 상승하여 금성처럼 평균 약 500도 정도가 되어 버릴 것이다. 물론 인류의 멸망이다. 지구가 원래대로 돌아올 수 있는 복원력을 상실하면 끝장이다. 지구를 살리기 위해 부지런히 나무를 심자..온실효과의 주범인 이산화탄소를 효율적으로 제압할 수 있는 것은 나무뿐이다. 나무만이 지구를 살리는 유일한 구세주이다.
탄성의 한계 안에서 힘차게 당길수록 잘 늘어난다. 그리고 놓으면 원래대로 돌아가게 된다. 원래대로 돌아가는 힘이 바로 탄성력(복원력)이다. 탄성력은 당연히 늘어난 길이에 비례한다.
또 한 가지 고려해 줄 것은 같은 힘을 줘도 잘 늘어나는 것이 있고 잘 안 늘어나는 것이 있다. 잘 늘어나는 정도를 탄성계수(용수철상수)라 한다. 용수철상수가 클수록 잘 안 늘어나는 용수철 이다.
그러면 용수철에 가해진 힘과 늘어난 길이의 관계를 후크란 사람이 다음과 같은 공식으로 만들었다.
가해진 힘 = - (용수철상수) x (늘어난 길이)
F = - kx
( F : 힘 k : 용수철 상수 x : 늘어난 길이 )
위 공식을 후크(Hooke)의 법칙이라고 한다.
후크의 법칙은 다음과 같이 표현된다.
" 외력과 변형 정도는 서로 비례 한다 "
(-) 부호를 붙인 것은 작용한 힘과 반대로 돌아가려는 성질 때문이다. 당기면 오그라들고, 누르면 튕겨 나가려하는 청개구리 정신을 가졌기 때문에 (-) 부호를 붙인다.
12. 실험후기
- A : 예상대로 추의 무게가 증가함에 따라 용수철의 늘어난 길이도 늘어났다.
내 예상대로 벗어난게 있다면 오차가 1mm정도 있을 줄 알았는대 막상 해보니 오차가 없었다. 그래도 그거 말고는 실험이 재대로 된 거 같아서 다행이다.
그리고 보고서 작성을 위해 여기저기 정보를 얻으려 돌아다니면서 훅의법칙과
다른 유익한 정보를 얻을 수 있어서 좋았다.
- B : 이번 실험은 훅의 법칙을 알아보고, 추와 용수철저울을 이용하여 추의 질량에
따라 힘의 크기가 어떻게 변화하는지에 대한 실험이었다.
추의 무게는 처음에는 50g을 사용했고, 점차 50g씩 늘려가는 방향으로 실험을
전개하였다. 용수철 상수의 평균은 5개를 토대로 낸 결과 38.7N/m의 값이
나왔다. 예비 레포트를 쓰지 않고 실행한 실험이었고, 생각보다 오차가 적은
실험이었기에 굉장히 수월하게 했고, 결과값도 쉽게 구할 수 있었다.
- C : 고등학교 때 이론으로만 들었던 훅의 법칙을 실험을 통하여 알아보아서 더욱
많은 것을 깨달았고, 지구에서 존재하는 과학의 힘에 대해 호기심도 생겼다.
앞으로도 좀 더 좋은 자료를 찾아 읽어 볼 것 이며, 조원들과 더욱 깊이있는
지식을 나눠볼것이다.
- D : 우리가 여태까지 당연하다고 생각했던 중력..하지만 사과가 떨어지고,
모든 물체가 떨어지는 것은 다 과학적인일이다. 무거운 물체는 더 큰 중력을
받게 된다. 그렇다면 사과는 중력에 의해 매달려 있지 못하고
바닥으로 떨어진다. 우리가 했던 실험도 추가 중력에 의해 용수철을 늘렸다.
그리고 질량이 커짐에 따라 그 길이는 더욱 늘어났다. 어떻게 보면 ‘무거우니까 용수철이 더 길어지는 것은 당연하지.’ 하며 넘길 수 있는 일이지만 과학자들은 그 이유를 궁금해 했고, 그것을 실험과 시행착오를 통해 알게 되었고,
그 실험들을 우리가 하게 되었다. 모르면 모른 채로 넘어갔을 실험이었을 테 지만, 이 실험을 통해 우린 중력과 훅의 법칙에 대해 배우게 돼서 나또한 과학자 가 된 기분이 들었다.
- E : 물리라는 과목은 여자보다 남자가 더 잘하는 과목이고, 남자가 더 쉽게 접근할 수 있는 과목이라고 생각했는데..직접 해보는 실험으로 인해 물리가 더욱 쉽고
즐겁게 느껴졌다. 하지만 실험 결과 비례한계와 탄성한계를 발견하지 못한 것
같아서 아쉬움이 남는다.

키워드

후크,   후크의 법칙,   훅의 법칙,   탄성계수,   탄성,   hooke,   고체역학,   용수철