힘과 토크의 평형 실험 report

소개글

힘과 토크의 평형 실험 report에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험목적


2. 사진으로보는실험기구


3. 실험이론


4. 실험방법


5. 실험결과


6. 결과에대한검토

본문내용

시작점을 하나의 점으로 통일시켜주어 보다 정확한 측정값을 얻게 해주는 역할을 하기 때문이다. 만약 포스링의 모양이 원이 아닌 모양이라면 각 힘의 시작점은 달라지게 되고, 각 힘의 시작점이 달라진다면 실험값이 잘못 측정된다.
힘 과 의 합력 는 와 크기는 같지만 방향이 다르므로 서로 상쇄되어서 합력이 0 이 된다.
예를 들어, 의 질량이 0.100 kg 일 때 의 실험 측정값은 0.980 N 이고, 의 실험 측정값도 0.980 N 이다. 이 두 힘의 합력인 를 계산해보면 1.45 N 이 나오며, 이 힘은 와 방향이 반대이다. 계산해보면 는 1.61 N 이 나온다. 와 를 합성하면 0.16N이 나오는데, 이는 과 가 서로 상쇄되어 생긴 값이다. 이론적으로는 이 값이 0 N 이 나와야 한다.
3) 토크의 평형
이 실험은 ‘힘과 토크의 평형’ 실험 3개중에서 마지막인 3번째 실험이다. 평형저울의 한쪽에 달린 추의 무게를 증가시키면 추가 달린 쪽의 평형저울 막대의 길이가 짧아져야만 수평을 이룰 수 있다.
이는 지렛대의 원리와 같은데, 예를 들자면 시소를 들 수 있다. 시소에 무거운 사람과 가벼운 사람이 탄다면 무거운 사람은 받침대 가까이 앉고 가벼운 사람은 받침대 멀리 앉아야 수평을 이룰 수 있다. 즉, 무거운 사람의 토크힘과 가벼운 사람의 토크힘의 크기가 같아져야만 수평이 된다.
토크의 평형은 이와 마찬가지 원리이다. 추의 무게가 증가하면, 추가 달린 쪽 막대의 반시계방향으로의 토크힘()이 추질량증가전의 토크힘 보다 커지게 된다. 수평을 맞추기 위해서는 추가 없는 쪽 막대에 시계방향으로의 토크힘()도 증가해서 반시계방향으로의 토크힘과 상쇄되어야 한다. 이 두 힘이 상쇄되기 위해서는 값과 값이 같아야 한다. (
즉, 은 가 증가한 만큼 이 감소해야한다. 이 감소하면 는 증가하게 되고, 따라서 는 감소하게 된다. (가 감소한 것은 지렛대의 원리로 설명된다)
실험 표에서 이를 확인할 수 있다. 이 0.980N에서 1.27N으로 증가하였을 때, 은 0.158m에서 0.150m로 감소하는 것을 볼 수 있다. 는 ‘전체 막대의 길이 - ’ 길이로, 0.158m에서 0.166m로 증가하게 된다. 가 증가하였으면 가 감소해야한다. (, 은 서로 상쇄되므로 결과에 영향을 미치지 않는다)
4) 오차에 대한 원인분석
오차의 원인을 생각해보자면, ① 각도 측정의 오류, ② 도르레와 실의 마찰, ③ 잘못된 포스링 연결 정도로 생각해 볼 수 있다.
먼저 각도 측정의 오류는 기계가 아닌 사람이 측정하기 때문에 발생할 수 있다. 이를 극복하기 위해서 삼각대를 설치한 카메라로 실험을 찍어서 컴퓨터로 각도 측정을 하면 극복할 수 있을 것이고, 두 번째 마찰오류는 도드레에 기름칠을 하여 극복할 수 있을 것이다. 세 번째로 포스링의 연결법은 포스링과 실을 너무 꽉 묶으면 안된다. 각도가 변할 때 마다 실이 묶인 지점이 바뀌어야 하는데 너무 꽉 묶는다면 포스링을 연결한 의미가 없어진다.
이번 실험에서 오차가 나긴하였지만, 그 오차값들은 그렇게 크지 않았다. 그 때문에 이번실험은 어느 정도 성공적인 실험이었다고 생각한다.
5) 실험을 마치고
토크라는 개념을 이해하기까지는 정말 많은 시간이 걸렸다. 처음에 토크에 대한 개념을 보고나서 실험 한 시간안에 실험을 끝낼 수 있을까 하는 의문도 들었었다. 나름대로 열심히 예비 레포트를 준비하여 갔지만 3번째 실험은 정말 어려웠고, 그 실험시간 또한 오래 걸렸다.
이번 실험은 오차가 나긴하였지만, 그 오차값들은 그렇게 크지 않았다. 그 때문에 이번실험은 어느 정도 성공적인 실험이었다고 생각한다.
정말 어려운 실험이었지만 이를 통해 얻은 것이 더 많은 것 같다.

키워드

힘,   토크,   평형,   실험,   결과