[물리학및 실험] 뉴턴의 만유인력과 운동법칙

목차

1. Introduction
2. Data and Result
3. Discussion
4. Reference

본문내용

이 실험에서는 지구 중력에 의해 낙하하는 물체의 속력을 측정하여 중력가속도를 구해보는 실험이었다. 자에 여러 가지를 매달아 자유낙하 시켜보고 얻어진 값들을 통해 중력가속도를 계산하였다.
뉴턴의 만유인력 법칙에 의하면 모든 물체 사이에는 인력이 작용하며, 그 크기는 물체간 거리의 제곱에 반비례하고 질량에 비례한다. 즉 만류인력은 다음과 같이 나타내어진다.
(G는 만유인력 상수, M은 지구 평균 질량)
이번 실험처럼 지표면으로부터 물체까지의 거리가 지구의 반지름에 비해 매우 작은 경우 물체의 운동에 상관없이 R은 지구의 평균 반지름으로 쓸 수 있으므로 지구의 중력에 의해서 자유 낙하하는 물체의 중력 가속도가 다음과 같이 나타내어진다.
= mg에서 = 9.81 ㎨
위 식에서 중력가속도는 물체의 질량에 무관하며 일정한 값을 가진다는 것을 알 수 있다.
실제로는 지구의 질량 분포가 균일하지 않으며, 구형이 아닐뿐더러 지구의 자전에 따른 영향 등으로 중력 가속도는 위치나 시간에 따라서 다소 변화한다.
이번 실험에서는 같은 위치에서 실험했기 때문에 중력가속도의 위치 등에 따른 변화는 거의 무시할 수 있다고 본다. 그러므로 가속도는 각 실험에서 거의 일정한 값을 가져야만 하며 그 값은 중력 가속도와 같아야 한다. 그러나 각 실험에서 구한 가속도의 값은 9.55, 9.65, 9.91, 7.29, 7.22 ㎨ 로 각기 다른 값이 나왔다. 이와 같은 값들이 나왔다는 것은 중력이외에도 다른 힘이 작용했기 때문일 것이다.
우선 공기의 저항력을 생각할 수 있다. 공기의 저항력은 속도에 비례한다. 따라서 다음과 같이 나타낼 수 있다.

참고 자료

실험 매뉴얼 - 실험 이론 부분 참고