4.힘과 가속도 II[예비]

소개

일반물리학실험

목차

1. 실험목적
2. 실험원리
3. 실험 기구 및 재료
4. 실험 방법
5. 이 실험을 통해 알 수 있는 것

본문내용

1. 실험목적


일정한 크기의 중력(추와 추걸이)을 힘으로 전환하여 수레에 가하면서 수레의 속도의 시간에 대한 변화율(가속도)을 측정하여 등가속도 운동(가속도가 일정한)을 이해하고 힘의 크기와 수레의 가속도 및 질량의 관계를 도출하여 뉴턴의 제 2법칙을 이해한다.


2. 실험원리

어떠한 물체의 운동량(P)의 변화는 다른 입자와의 상호작용에서 생긴다. 이 상호작용한다는 개념을 힘이라고 나타낸다. 따라서 운동량의 시간에 대한 변화량은 힘이다. ()
여기에서 운동량(P)은 질량(m)과 속도(v)의 곱이므로 이다.
따라서 시간(t)에 대한 속도(v)의 변화율은 가속도(a)이므로 로 표현이 된다.
즉, 결론적으로 힘(F)은 질량(m)과 가속도(a)의 곱이라고 표현이 된다. ( )
이것이 뉴턴의 제 2법칙 F=ma 이며, 일정한 힘이 가해지면 질량은 변화하지 않으므로 가속도도 일정하다. 따라서 일정한 힘이 작용하면 가속도가 일정한 등가속도 운동을 하게 된다.
우리가 아는 등가속도 공식은 여러 가지가 있는데 이번 실험에서 사용할 등가속도 공식은 , 즉 어느 구간내의 처음속도와 나중속도의 제곱의 차는 그 구간의 거리(m)와 가속도(m/s^2)의 곱의 2배와 같다는 공식이다.
따라서 이번 실험에서는 추와 추걸이가 중력의 영향을 받아 생기는 일정한 힘을 이용하여 수레가 포토게이트 구간내를 지나는 시간차를 계산하여 속도를 구하고 구간의 길이는 측정으로 알 수 있으므로 가속도를 측정하는 실험이다. 이므로 실험 결과 데이터에서 , 를 각 각 x,y 축으로 잡아 그래프를 그린다면 기울기는 즉 a가 되고 a값을 구할 수 있을 것이다.

참고자료

· 없음