낙하운동과 중력 가속도측정 (예비 결과)

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목차

1.예비
2.질문 사항 및 데이터

본문내용

낙하운동과 중력 가속도측정
1. 실험목적
모션센서를 이용하여 떨어지는 여러 가지 공들의 낙하시간을 측정함으로써 중력가속도를 측정한다.
2. 실험원리
자유낙하 하는 물체의 가속도를 이해하기에 앞서 뉴턴의 법칙에 대해 이해하자.
1법칙
한 물체에 외력이 작용하지 않는 한 그 물체는 정지 또는 등속도 운동과 같은 초기의 상태를 유지한다.
2법칙
물체의 가속도는 그 질량에 역비례하고 그 물체에 작용하는 총 외력에 비례한다.
a = F
m
3법칙
힘들은 항상 쌍으로 일어난다. 만약 물체 A가 물체 B에 힘을 작용하면 크기는 같고 방향은 반대인 힘이 물체에 의하여 물체 A에 작용한다.
자유낙하 하는 물체가 물체에 작용하는 중력 이외에 어떠한 힘도 작용하지 않는다고 가정하면 (ex> 공기저항 등 무시)
뉴턴의 제 2법칙과 중력의 정의를 이용하여
F=ma ①
물체 m에 작용하는 전체 힘은 중력, 즉
F=mg ②
따라서 F=mg=ma
a = g ③
위의 공식으로부터 중력가속도 g 는 물체의 질량과 관계없이 항상 일정하다.
또한 중력 가속도가 일정한 이유에 대해서 생각해 보자.
지표면 위에서 낙하하는 물체에 작용하는 힘은 지구와의 중력 (만유인력)이며 중력은 지구(중심)으로부터 물체까지의 거리에 의해서 달라질 수 있다. 그러나 우리가 실험실에서 취급하는 물체의 크기나 낙하시키는 대부분의 물체의 경우 지구중심으로부터 물체까지의 거리는 거의 변하지 않는다고 가정할 수 있다.
(이 실험을 통해서는 중력이 거리에 어떻게 의존하는지를 직접 알아보진 않는다.)
뉴턴의 만유인력 법칙은 모든 물체사이에는 서로 잡아당기는 인력이 작용하며 그 크기는 물체간 거리의 제곱에 반비례하고 두 물체의 질량에 각각 비례한다고 정의한다
F=G m1m2
r2 (만유인력의 크기)
여기서 G는 (=6.67*10-11 m3/s2kg)만유인력 상수라고 부른다.
이러한 정의는 천체의 운동 등 광대한 범위에 걸친 수많은 관측을 통하여 비교적 정확한 사실로 인식 되어지고 있다.
지표면으로부터 물체까지의 거리가 지구의 반지름에 비해 매우 작은 경우 ④에서
r=R(R=6,370km.지구 평균반지름)
으로 쓸 수 있으며 질량이 M(=5.98*1024kg)인 지구의 중력에 의해서 자유낙하하는 물체의 중력가속도는 g=GM/R2 =9.8m/s2
이므로 물체의 질량에 관계없이 항상 일정함을 확인할 수 있다.
3. 실험기구 및 장치
운동센서 받침대와 지지막대,줄자, 질량이 다른 공

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낙하운동,   중력가속도,   낙하운동 및 중력가속도 측정