일반물리학실험 - 힘과가속도 보고서

소개글

일반물리학실험 - 힘과가속도 보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험방법
2. 측정값
3. 실험결과
4. 질문 및 토의
5. 결론 및 검토

본문내용

등가속도 운동을 할 때 속도와 거리와의 관계에서 다음과 같은 공식이 성립한다.
이 식을 통하여 첫 번째 그래프의 기울기는 가속도임을 알 수 있고 기울기가 일정함으로 일정한 힘을 줄 때는 등가속도 운동을 한다는 것을 알 수가 있다.
두 번째 실험은 힘의 크기 변화에 대한 물체의 가속도 측정이다. 그래프에서 볼 때 힘의 크기가 늘어남에 따라 가속도가 증가하는 것을 알 수 있다. 그러나 이 실험에서는 Newton의 2법칙에서 힘과 가속도가 완전하게 비례한다는 것을 보여줄 수가 없다. 그 이유는 마찰력() 때문이다.
실제 실험에서는 이므로 완벽한 비례형의 그래프가 나타나지 않았다.
세 번째 실험은 물체의 질량 변화에 대한 가속도 측정이다.
위 실험도 그래프에서 보듯이 물체의 질량이 늘어날수록 가속도가 떨어지는 것을 볼 수 있다. 하지만 위의 실험과 마찬가지로 Newton의 2법칙과 달리 질량과 가속도가 완전하게 반비례하는 모습을 볼 수 없다. 이 또한 마찰력() 때문이다. 운동마찰력()은 수직항력 () 에 비례하므로 물체의 질량이 늘어나면 마찰력 또한 늘어나게 된다.
4. 질문 및 토의
1. 수레의 운동을 방해하는 원인을 나열해 보자.
수레의 운동을 방해하는 것들에는 수레와 트랙 사이에 작용하는 마찰력과 수레가 받는 공기저항력이다.
2. 측정결과를 사용하여 마찰력을 구할 수 있는가?
운동방정식을 사용하여 구할 수 있다. 일단 수레의 질량을 , 추걸이의 질량을 이라
두고 운동방정식을 세우게 되면 (a:가속도, T:장력)를 통해 장력을
구하고 를 통해 마찰력 를 구할 수 있다.
- 만약 수평면에서 일정한 속도로 질량 m인 물체를 민다고 하자.
물체에 다음과 같은 힘이 작용할 때
은 모순이다.
따라서 이 물체에는 마찰력 가 작용하기 때문에
이다.
위 실험의 측정결과들을 대입해본다면 마찰력을 구할 수 있을 것이다.
3. 실험에서 발생하는 마찰력을 측정하는 방법들을 생각해보자.
(2)에서 했던 것과 같이 마찰력을 구하기 위해서는 수레의 질량, 추걸이의 질량 그리고 장력의 크기를 알아야 한다. 가속도는 속도의 변화량이므로 속도 측정값에서 시간에 대해 미분하면 가속도가 나온다. (2)의 식을 이용한다면 마찰력의 크기가 나올 것이다.
5. 결론 및 검토
저번 주에 이어서 힘과 가속도에 관련된 실험을 하였다. 실험 1에서는 일정한 힘, 즉 중력에 대해 운동을 하는 물체에 대하여 알아보았다. 시간과 거리를 측정하여 속도 값을 얻고 그 값을 이용하여 그린 그래프를 통해 가속도를 구할 수 있었다. 이 실험을 통해서 일정한 힘이라 할지라고 측정하는 거리에 따라 값이 다르게 나온다는 점을 알 수 있었다. 실험2에서는 힘의 크기를 변화 시켜서 물체의 가속도를 측정하였다. 힘이 커지면 커질수록 가속도도 증가하였다. 이 실험을 통해 뉴턴의 제 2법칙인 식을 확인할 수 있었다. 힘과 가속도(Ⅱ)실험에서 수레의 속도는 추의 무게나 수레의 질량에 따라서 달라지는 것을 알 수 있었다.
6. 참고문헌 및 출처
일반물리학실험 (부산대학교 물리학교재편찬위원회 청문각)

키워드

일반물리학실험,   힘과가속도,   물리