마찰계수측정 결과보고서

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목차

1. 실험제목

2. 실험목적

3. 실험이론
1) 마찰력
2) 정지 마찰력
3) 운동 마찰력

4. 관찰 및 결과
1) 데이터 정리

5. 분석 및 토의
1) 물체와 바닥 면 사이의 운동 마찰계수

6. 결론

본문내용

1. 실험제목
마찰계수 측정 실험

2. 실험목적
서로 접촉하고 있는 물체들의 표면에 작용하는 마찰력을 이해하고 측정한다.

3. 실험이론
1) 마찰력
마찰력이란 물체가 주위와의 상호작용 때문에 운동하는 데 받는 저항으로, 물체의 운동을 방해하는 힘이다. 이때 상호작용은 물체와 표면과의 기계적인 부딪힘도 있지만, 분자들의 전자기적 상호작용이 크게 작용한다. friction의 첫 글자를 따서 f라고 나타낸다. 마찰력은 수직항력에 비례하며, 마찰계수는 접촉면의 면적과 거의 무관하다. 물체와 표면 간의 상호작용은 압력과 면적의 곱에 비례하는데, 압력은 외력을 면적으로 나눈 값과 같으므로 면적끼리 상쇄되기 때문이다. 또한 서로 간의 상대 속력과도 거의 무관하다. 접촉면의 재질에 따라 접촉면이 거칠수록 마찰력의 크기가 커진다. 마찰력은 크게 정지 마찰력과 운동 마찰력으로 나눌 수 있다.

<중 략>

[생각해보기 1] 운동의 방향과 관련하여, 운동 마찰력은 어느 방향으로 작용하는가?
운동의 방향과 반대 방향으로 작용한다.

[생각해보기 2] 자동차에 안티로크 브레이크(anti-lock break)를 사용한다. 이유가 무엇인가?
급제동 시 차량이 미끄러지거나 옆으로 밀려 운전자가 차의 방향을 제대로 제어할 수 없게 되는데, 이를 방지하기 위해서 사용한다.

[생각해보기 3] 그림은 바닥 면에 나란한 방향의 외력이 바닥에 놓여있는 물체를 끌 때, 외력과 시간의 그래프이다. 그림에 표시된 네 개의 지점에서 물체는 어떠한 운동을 하는가?
A에서는 물체가 정지해 있는 상태이다. B에서는 정지 마찰력이 운동 마찰력으로 바뀌는 시점으로, 물체가 움직이기 직전 상태이지만 움직이지는 않는다. C에서는 물체가 운동을 시작하면서 천천히 가속된다. D에서는 일정한 속도로 운동한다.

[질문 1] 운동마찰계수는 물체의 질량에 따라 어떻게 변하는가?
물체의 질량이 증가해도 운동 마찰계수는 변화가 거의 없다.

참고 자료

Raymond A. Serway 외 1명 (2014), 최신대학물리학, 대학물리학교재편찬위원회 역(5판), 북스힐
김창배 외 8명 (2020), 대학물리학실험, 북스힐