비탈면 가속도 규칙 규명 - 비탈면에서 물체에 작용하는 힘을 이해하고 경사각과 가속도의 관계 규명 (일반물리학 실험)

목차

1. 실험목적
2. 실험원리 및 이론
3. 실험방법
4. 결과

고 찰

본문내용

향하고 있다. 중력을 경사면에 나란한 성분과 수직한 성분으로 분류하면 나란한 성분은 gsinθ이고 수직한 성분은 gcosθ 임을 알 수 있다. 경사면 위에 놓은 물체를 가속시켜 경사면을 따라 내려오도록 하는 힘은 중력과 경사면에 나란한 성분인 gsinθ이다. 경사면의 기울어진 정도가 심할수록 gsinθ도 증가하므로 우리가 일상적으로 체험하는 바와 같이 경사면을 따라 내려가는 물체의 가속도도 경사각도에 따라 증가하게 된다. 그러나 중력은 일정한 힘이며 경사각도가 정해지면 중력의 경사면에 대한 성분도 일정함으로 경사면을 따라 내려가는 물체는 등가속도 운동을 하게 된다. 경사면 위의 물체와 경사면 사이의 마찰을 최소화하기 위하여 본 실험에서는 트랙에 홈이 있고 바퀴가 달린 수레를 경사면위에 놓인 물체로 사용한다.
3. 실험방법
1) 스텐드로 트랙고정
2) 경사각도를 5도 간격으로 변화시켜 가며 가속도를 측정
3) 출발속도를 변화시켜가며 측정
4) 그림에 보는것과 같이 셋팅 후 값을 표에 장입
4. 결과
fig.1 기울기 5도
fig.2 기울기 5도
fig.3 기울기 10도
fig.4 기울기 10도
fig.5 기울기 15도
fig.6 기울기 15도
실험 #
초기속도Vo
각도 θ
sinθ
9.8 x sinθ
a,exp (m)
A
%차이
1
-0.45
5
0.087
0.854
0.820
0.41
4.0%
2
-0.3
5
0.087
0.854
0.803
0.40
6.0%
3
-0.4
10
0.174
1.702
1.590
0.79
6.6%
4
-0.9
10
0.174
1.702
1.620
0.81
4.8%
5
-0.63
15
0.259
2.536
2.360
1.17
7.0%
6
-1.1
15
0.259
2.536
2.380
1.14
6.2%
1. 가속도는 경사각도에 어떻게 의존 하는가 ?
측정값으로 알 수 있듯이 경사각이 커질수록 가속도도 커진다. 식을 보면 sin에 값이 증가하면 a 가속도에 값도 증가하는 비례관계에 있다.
2. 가속도는 출발속도에 의존하는가 ?
초기속도는 가속도 영향을 미치지 못한다. F=MA를 볼 때 가속도의 증감은 힘과 질량에 의존한다.
3. 출발 속도가 커지면 그래프는 어떻게 변화하는가 ?
출발 속도가 크더라도 힘과 질량을 더 주지않는 이상 그래프는 출발속도에 따라 평행이동만 하게 될 것이다.
4. 위치-시간 그래프의 모양은 어떠한가 ?
y= ax2의 그래프로 그려진다. 컵모양
5. 위치-시간 그래프의 곡률(의 계수)와 속도-시간 그래프의 기울기는 어떻게 관계 되는가 ?
위치 시간 그래프의 곡률 의 계수와 속도 시간 그래프의 기울기는 가속도를 나타낸다.
고 찰
1) 오차의 원인
오차의 원인으로 마찰력을 최소한으로 만들지만 실험에서는 마찰력이 없을 수가 없기 때문에 오차가 생기고 각도를 정확히 맞추지 못하고 센서가 바라보는 방향을 정확하게 하여 측정해야한다.
2) 실험을 하면 서 보완할 점
수레에 밀어주는 힘을 조절하여 정확하게 가속도가 작용할 수 있음을 보여주어야 한다.

키워드

일반물리학,   비탈면 가속도 규칙 규명,   가속도,   비탈면,   가속도의 관계