[일반물리학실험] 힘의 평형 예비와 결과 보고서 : 힘의 벡터 합성과 분해 그리고 여러 힘의 평형조건을 실험한다

소개글

[일반물리학실험] 힘의 평형 예비와 결과 보고서 : 힘의 벡터 합성과 분해 그리고 여러 힘의 평형조건을 실험한다에 대한 보고서 자료입니다.

목차

[일반물리학실험] 힘의 평형

1. 실험제목

3. 실험목적

4. 실험원리

5. 실험기구

6. 실험과정

7. 실험결과

8. 손가락질문 및 질문사항

9. 결과 및 토의

본문내용

한 작용점에 작용 했을 때만 합성할 수 있다. 따라서 평형인 것을 확인하는 기준은 세 추걸이를 연결하는 가운데 링이 정 중앙에 놓였을 때이고 이때 힘의 작용점이 하나인 것으로 판단할 수 있다.
<질문사항>
⑴ 합성대를 수평으로 하지 않고, 실험을 하게 되었을 때, 변화가 있는가? 그렇다면 이유는 무엇입니까?
- 변화가 없다. 합성대의 수평을 맞추지 않으면 기울어진 방향의 반대방향으로 도르래와 실 사이의 수직항력이 커지므로 마찰력이 커질 수 있지만 합성대가 기울어져 있더라도 합력이 0이 되는 것은 가능하다. 왜냐하면 실험은 세 힘의 합력이 0이 되는 지점을 구하는 것이기 때문에 수평에 상관없이 세 질량은 변화가 없고 그 때문에 합력이 0에서 변하지 않는다.
⑵ 실험으로 측정한 값을 측정법이라 한다. 작도법으로 측정한 값과 오차가 생기는 이유는 무엇이라고 생각합니까?
- 측정법은 공기 중에서 하기 때문에 공기와의 마찰을 무시할 수가 없고 중력, 수직항력, 공기의 압력 등등 수많은 변수가 존재하여 오차가 발생한다. 반면에 작도법은 이러한 변수들이 없기 때문에 측정법과 달리 오차가 거의 없다.
⑶ 세 힘의 평형에서 평형이 되게 하게 위해서 변화시켜야 하는 요소는 무엇인가? 또 그 각각은 벡터의 성분 중 무엇에 해당하는가?
- 세 힘의 평형에서 평형이 되게 하게 위해서는 각도와 추의 질량을 변화 시켜야한다. 여기서 각도는 벡터의 성분 중 방향에 해당하고 추의 질량은 힘의 크기에 해당한다.
9. 결과 및 토의
이번 실험은 세 힘의 벡터를 합성해보고 세 힘의 평형조건을 알아보는 것이었다. 앞의 결과에서 알 수 있듯이 힘의 합성대를 이용하여 힘의 평형을 측정할 때 매우 작은 오차를 보이고 있다. 이렇게 이론과 실험 결과가 다른 이유에는 우선 첫 번째 실의 무게를 제외했기 때문이다. 물론 매우 작은 무게이고 세 방향 모두에 똑같이 걸린 것이지만, 정확한 값을 측정하기 위해선 그로인한 오차도 고려를 해야 한다. 두 번째로는 도르래의 마찰력 때문인데 이것도 또한 세 방향 모두에 똑같이 걸린 힘이지만 미세하게 오차를 가져올 것이다. 세 번째로는 육안으로 각도를 확인했기 때문에 발생한 오차인데 각도계의 눈금이 1도 단위로 되어있어서 소수점까지 측정할 수 없었다. 5, 6번과 같은 경우 이론값과 0.1도 차이가 났는데 이것이 그 결과이다. 네 번째로는 공기와의 마찰력이 오차를 일으킬 수 있다. 여기서 놀라웠던 점은 질문사항에서 답한 합성대를 수평으로 하지 않고, 실험을 하게 되었을 때 변화가 없었던 것인데 변화가 있을 것으로 예상했지만 실제로 기울여보니 변화가 없었다. 고민한 결과 수평에 상관없이 세 질량은 변화가 없기 때문에 합력이 0에서 변하지 않는다는 것을 생각해냈다. 다른 실험은 각도가 1도 이내로 차이 난 것과 달리 2번 실험은 1.1도 차이로 오차가 매우 컸는데 실험할 때 도르래의 고정나사를 잠그지 않고 평형을 재서 평형점을 정확히 찾지 못한 것 같다. 또 추걸이가 흔들리면서 흔들리는 힘에 의해 무게가 제대로 측정되지 않았을 가능성이 있다.

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