[물리실험] 자유낙하 실험 예비레포트

소개글

[물리실험] 자유낙하 실험 예비레포트에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험목적

2. 실험기구

3. 실험이론

4. 실험절차

본문내용

으로 쓸 수 있으며, 여기서 비례상수 G(= 6.67 x 10-11m3/s2kg) 를 만유인력의 상수라고 부른다. 이러한 가정이 성립하는지 여부는 실험에 의해 확인될 수밖에 없으며, 지금까지의 실험실 규모로부터 천체의 운동 등 광대한 범위에 걸친 수많은 관측을 통하여 식(4)의 표현이 아직까지는 정확한 것으로 받아들여지고 있다.
실험에서와 같이 지표면으로부터 물체까지의 거리가 지구의 반지름에 비해 매우 작은 경우 물체의 운동에 상관없이 (4)에서
r = R (R = 6370 km, 지구의 평균 반지름)
으로 쓸 수 있으므로, 식 (1)과 함께 질량이 M( = 5.98 x 1024 Kg)인 지구의 중력에 의해서 자유낙 하하는 물체의 중력가속도가
= 9.8 m/s2
으로 물체에 상관없이 일정함을 알 수 있다.
3) 쓸림힘
일반적으로 운동하는 물체에 작용하는 쓸림힘(저항력)의 크기는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
…(5)
(f : 쓸림힘의 크기, a,b,c… : 상수, v : 물체의 운동 속력)
그런데 물체의 운동 속도가 그리 빠르지 않은 범위에서 물체에 작용하는 쓸림힘의 크기는 근사적으 로 다음과 같이 볼 수 있다.
…(6)
즉, 물체의 운동 속도가 느릴 때 물체에 작용하는 쓸림힘의 크기는 물체의 운동 속도에 비례한다고 근사할 수 있다.
이 경우 물체에 작용하는 Total 힘은 중력+쓸림힘이므로, 위의 (1)식과 (6)식을 함께 쓰면,
…(7)
가 된다. 이 때 이므로 (7)의 미분 방정식을 풀면
…(8)
가 된다. 따라서 공기 저항력을 받는 계에서의 낙하 운동은 근사적으로 (8)식을 따라야 한다. 이 때 물체의 종단 속도는 t=∞일 때, 가 된다.
4. 실험절차
① 조교의 지시에 맞추어 실험장치를 세팅한다.
② 유리판에 기록용 테이프를 붙이기 전에 소리굽쇠에 있는 바늘이 유리면을 살짝 눌러 테이프에 무늬가 잘 긁히도록 조절한다.
③ 전지를 연결한 후, 스위치를 닫아 소리 굽쇠 F가 떨리도록 한다. 조절나사를 이용하여 접점에서의 스파 크가 최소가 되도록 한다.
④ 틀걸이를 잡아당겨 몇 번 낙하틀에 떨어뜨려본 후 낙하틀을 낙하시켜 곡선의 모양을 얻는다.
⑤ 낙하곡선이 기록된 테이프를 장치에서 떼어내어 평평하게 잘 편 후 맨위로부터 파형이 잘 나타난 첫 번 째 마루정상을 핀으로 표시한다.
⑥ 표시점으로부터 파형이 8개씩 증가하는 위치를 측정하면 소리굽쇠가 8번 진동하는 동안 간 거리를 측정 할 수 있다.

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