뉴턴의 제2법칙 –Air track

소개글

북스힐 물리 실헙입니다.

목차

1. 실험목적
2. 실험원리
3. 실험기구 및 장치
4. 실험방법
5. 질문사항 및 손가락 질문
6. 결과데이터 및 그래프
7. 토의

본문내용

뉴턴의 제2법칙 –Air track
1. 실험목적
뉴턴의 제2법칙을 이용하여 물체에 작용한 힘과 가속도와의 관계와 물체의 질량과 가속도와의 관계를 알아본다.
2. 실험원리
줄의 장력 T1과 T2는 줄의 질량이 없다고 가정했을 때 같은 크기를 갖는다. 그리고 도르래에 마찰이 없다고 가정하면 줄에 작용하는 접선성분의 힘은 없다. 책상 위의 벽돌은 수직한 방향으로는 가속도가 없으므로 수직력 Fn과 m1g는 같아야만 한다. 만약a1이 m1의 수평성분이라면 뉴턴의 제 2법칙은 다음과 같게 된다.
T= m1a1 (1)
여기서 T=T1=T2는 줄에 걸리는 장력이다. 매달려 있는 벽돌의 가속도는 아래쪽으로 수직이다. 벽돌에 작용하는 힘들은 아래쪽으로 향하는 중력 m2g,그리고 위로 향하는 장력 T2이다. 만약 우리가 아래쪽의 방향을 이 벽돌의 가속도 a2에 대해 양으로 잡으면 뉴턴의 제2법칙은 다음과 같이 된다.
m2g-T=m2a2 (2)
만약 연결된 줄이 늘어나거나 줄어들지 않는다면, 각 벽돌은 똑 같은 속력으로 움직일 것이다. 이 구속은 방정식 (1)과 (2)를 간단하게 만들어 준다. 벽돌의 속력은 같기 때문에 가속도 a1과 a2는 (방향은 같지 않지만) 크기가 같다. 그 크기를 a라 하자. 그러면
T= m1a (3)
m2g-T=m2a (4)
식 (4)에 있는 T에 방정식 (3)이 m1a를 대입함으로써 (또는 간단히 두 방정식을 더함으로써) T를 소거할 수가 있다. 그렇게 하면
m2g-m1a=m2a
즉 m2g=(m1+m2)a (5)
를 얻을 수 있다.
이 실험에서는 계에 작용하는 힘 F= m2g와 질량 m1,m2를 변화시킴으로써 가속도 a는 힘 또는 질량과 어떤 관계가 있는지 알아본다.

참고 자료

없음