(결과보고서) 실험4 뉴턴(Newton) 운동법칙 및 마찰력 (역학2)

목차

실험4 Newton 운동법칙 및 마찰력 (역학2)

(1) 실험목표
(2) 실험 장비 및 재료
(3) 실험방법 및 분석
실험 4.A 뉴턴 운동 제 1법칙
실험 4.B Newton 운동 제 2법칙
실험 4.C Newton 운동 제 3법칙
실험 4.D 마찰력

본문내용

민다)
위의 그래프는 가속도 그래프이고 아래 그래프는 힘 그래프이다 힘 그래프의 y값이 양수인 부분은 역학차를 당길 때, 음수인 부분은 밀 때 측정된 값이다.
힘이 작용하는 방향으로 가속도의 방향이 바뀜을 알 수가 있다.
위의 그래프를 보면 힘-가속도 그래프인대 역학 차에 가해진 힘F 대 역학 차의 가속도가 비례함을 알 수가 있다. 기울기:1.732이고 이 기울기의 역수가 0.578이고 이 역학 차의 질량은 0.612kg 으로 근사함을 알 수가 있다
실험 4.C Newton 운동 제 3법칙
1) 힘센서 2개를 준비하고 왼쪽의 힘센서1은 Lab Pro 센서인터페이스의 1번 포트에, 센서2는 2번 포트에 연걸하라. 양 센싱고리를 실로 서로 연결하라. 힘센서1이 물체1로 힘센서2가 물체2로 볼 수 있다. 이 2개의 물체 간에 작용하는 힘 크기 F12(물체1이 물체2에 작용하는 힘 크기)와 F21(물체2가 물체1에 작용하는 힘 크기)를 측정한다.
2) 힘센서의 측정범위는 50N으로 맞춘다.
위의 그래프에서 Force 1과 Force 2의 힘의 크기는 거의 같다.
위의 그래프는 기울기가 -1인 직선으로 나타난다. F12(물체1이 물체2에 작용하는 힘 크기)가 20일 때 F21(물체2가 물체1에 작용하는 힘 크기)가 -20으로 뉴턴 운동 제3법칙의 식인 F21=-F12 (식 4.4)를 만족하고 있다.
실험 4.D 마찰력
1) 고리가 달린 나무블록 1개와 힘센서 1개를 준비하고, 나무블록의 질량을 저울로 미리 측정해서 잘 기록 해 둔다. 나무블록의 고리와 힘센서의 센서고리를 실로 서로 연결한다. 나무블록을 나무판 위에 두고 나무 블록과 실험대 사이의 마찰력 크기 f를 힘센서의 몸통을 잡고 당기면서 측정한다. (힘센서를 +x 방향으로 끌면서 측정한다.) (힘센서의 측정범위는 50N으로 맞춘다. ) 측정된 데이터표와 그래프에서 최대정지마찰력과 운동마찰력의 크기를 구한다. 그 후 정지마찰계수와 운동마찰계수를 구한다.
2) 나무블록을 추가로 올려 무게를 2,3,4배로 하여 위의 실험과정을 반복한다.
3) 나무블록과 나무판사이에 황동봉을 깔고 1)의 실험을 한뒤 굴림마찰력과 굴림마찰계수를 구한다.
나무블록 1개
나무블록 2개
나무블록 3개
나무블록 1개 + 황동봉
위의 그래프들을 살펴보면 그래프가 상승하다가 어느 순간 갑자기 하강하는 것을 볼 수 있다. 상승하다가 하강하는 바로 그 지점이 물체가 운동을 하기 시작하는 순서이다. 그래프에서 상승하는 부분은 사람이 정지해있는 물체를 잡아당기는 힘이다.
- 정지마찰계수 = 최대정지마찰력 / 수직항력의 크기
(수직항력 = 질량*중력가속도 = 나무블록의 무게)
- 운동마찰계수 = 운동마찰력 / 수직항력의 크기
※ 나무블록1개의 무게는 1.23kg이다.
위의 표를 살펴보면 나무 블록만을 끌었을 때, 정지 마찰계수 및 운동 마찰계수가 거의 비슷함을 알 수가 있다. 하지만 황동봉을 밑에 깔고 끌었을 때 정지 마찰계수 및 운동 마찰계수가 많이 줄었다는 것을 알 수 있는데 이유는 바닥과 접촉하는 표면적이 줄었기 때문이다.

키워드

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