뉴턴의 만유인력과 운동법칙 실험

소개글

뉴턴의 만유인력과 운동법칙에 대해 알아보기 위해 실험을 하였습니다.
빗살문 검출기를 사용하여 자유 낙하하는 물체의 속도를 시간의 함수로 구하고
결과 값을 엑셀 그래프를 이용하여 정리하였습니다.
총 5가지의 경우로 결과 값을 도출하고 결론 지었습니다.

목차

(1) 실험목적
(2) 배경이론
(3) 실험도구
(4) 실험방법
(5) 결 과
① 그냥 떨어트린 경우
② 자로 30-50cm를 재서 떨어뜨린 경우
③ 추를 매달아 떨어뜨린 경우
④ 풍선을 매달아 떨어뜨린 경우
⑤ 헬륨을 넣어 떨어뜨린 경우

본문내용

(1) 실험목적
뉴턴의 만유인력현상은 실제로 중력이 작용함으로서 느낄 수 있는데, 물리학이 다루는 자연현상에서 가장 기본적이고 직접적인 힘이다. 이러한 중력은 ‘지표(地表) 부근의 물체를 지구의 중심 방향으로 끌어당기는 힘’으로 정의되는데, 중력은 만유인력의 한 현상이며 우리의 일상생활에서 작용되는 힘이므로, 매우 중요하다고 볼 수 있다. 이러한 중력을 뉴턴은 우연히 떨어지는 사과를 보고 떠올리게 되었다고 한다. 이 실험에서는 지구 중력에 의해 낙하하는 여러 가지 물체의 속도, 가속도를 측정하여 운동법칙을 찾아낸다. 또한, 빛살문 검출기로 물체가 어떤 위치에 도달하는 시간과 빠른 물체의 속력을 측정하는 방법, 컴퓨터를 이용하여 측정한 데이터를 처리하는 방법을 이용해본다. 실험(1)에서 떨어뜨린 자의 운동에서 중력가속도를 조사하고 실험(2)에서는 자로 높이(30cm)를 재어 떨어뜨려, 떨어뜨린 높이에 의해 중력가속도가 영향을 받는지를 알 수 있다. 실험(3)에서는 추를 매달아서 중력가속도가 질량에 의한 영향을 받는지 알아본다. 또한 실험 (4)에서는 공기를 불어넣은 풍선을 매달아 공기와 떨어뜨린 물체와의 마찰력에 의한 영향을 알 수 있고, 실험 (5)에서는 위로 향하는 뜰힘(부력)의 작용에 대해서 알아본다.

(4) 실험방법
지구의 중력에 의해 물체가 어떻게 낙하하는지 알아보기 위하여, 빗살문 검출기를 사용하여 자유 낙하하는 물체의 속도를 시간의 함수로 구한다.

① 실험 장치를 설치한다. 빛살문 사이로 자를 떨어뜨리더라도 방해받지 않도록 빛살문 검출기에 나무판이나 고무판을 설치해서 플라스틱 자가 충돌하더라도 손상되지 않도록 한다.

② 빛살문 검출기의 전기꽂이를 220V 전원 콘센트에 꼽으면 발광 표시기(LED)에 00 과 000.0 불이 들어온다. 컴퓨터를 켜서 프로그램[Newton.exe]을 실행시킨다. 모니터 스크린에 [M]easure [Q]uit 라는 글자가 나타난다.

③ 빛살문 검출기의 방식(MODE) 버튼을 눌러 GATE 방식에 놓고, 필요하면 RESET버튼을 눌러 발광 표시기(LED)에 00 과 000.0 불이 들어오는 준비 상태가 되도록 한다.

참고 자료

http://physlab.snu.ac.kr
High top물리2