일정한 힘에 의한 운동 사전 보고서

목차

1. 실험 목적
2. 이론 및 원리
3. 실험 장치
4. 실험 방법
5. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
⇒ 일정한 중력을 수레에 가하면서 수레의 위치와 시간과의 관계를 측정하여 힘 가속도 및 질량의 관계를 구한다.
2. 이론 및 원리
⇒ 질량이 인 물체의 외력 를 가하면 Newton의 운동 제 2법칙은 다음과 같다.
(1)
여기서 는 선형 운동량, 는 속도이다. 질량이 일정한 경우에는
(2)
가 된다. 여기서 는 가속도이며, 힘 가 일정할 때에는 등가속도 운동을 하게 된다.
3. 실험 장치
⇒ 타이머, 무게차(수레), 벽돌, 추걸이, 추, C - 크램프, 도르래, 종이테이프, 먹지, 건전지(6V), 실(나일론)
4. 실험 방법
⇒ 이 실험에서는 추의 무게로써 수레를 운동시킨다. 아래 그림과 같이 실험대에 시간 기록기(timer)를 크램프로 부착시키고 실험대 맞은편에 도르래를 이용하여 나일론 실로 수레와 추걸이를 연결한 다음 추걸이에 추를 달아 중력에 의하여 추가 바닥으로 떨어짐으로써 수레가 움직이도록 한다. 이 때 수레의 변위를 타이머를 써서 테이프에 기록한다.
추 무게를 2배, 3배 증가시켜서 실험을 반복하고 수레에 벽돌을 얹어서 그 질량을 변화시키면서 위의 실험을 반복한다.
위의 과정에서 얻은 테이프에 찍힌 데이터로 중력에 의한 수레의 운동을 분석한다. 데이터를 분석하는데 있어서는 다음과 같은 방법이 있다.

< 중 략 >

뉴우튼의 제 2법칙
⇒ 하나의 특정의 물건인 킬로그램 표준 원기에 대한 가속도(加速度)만을 고려했었다. 따라서 정략적(政略的)으로 힘을 정의할 수 있었다. 그러면 그와 다란 물체에 대해서는 이들 힘이 어떤 효과를 가지겠는가? 도대체 처음부터 표준 원기(標準原器)를 선택했다는 자체가 임의였으므로, 어떤 주어진 물체에 대한 가속도는 적용해준 힘에 직접 비례하리라는 것을 알 수 있다. 그러면 아직도 의의 있는 다음과 같은 질문을 할 수 있다 : 동일한 힘이 상이(相異)한 물체에 작용할 경우에는 어떤 효과를 가지게 되겠는가? 일상생활에서 얻은 경험을 통해서 정성적(定性的)인 해답을 곧 얻을 수도 있다. 동일한 힘이라도 상이한 물체에 대해서는 상이한 가속도를 발생시킨다. 어떤 주어진 한 힘으로 야구공이 자동차보다도 더 큰 가속도를 얻게 된다. 이 문제의 해답에 대 정량성(定量性)을 주기 위해서는 물체의 운동의 변화에 대해 그 물체가 갖는 저항도(抵抗度)를 결정하게 되는 물성(物性)인 질량(質量)을 측정하는 방법이 필요하게 된다.

참고자료

· Paul A. Tipler. 物理學. 淸文閣. (2000. 1. 10.) pp. 17 ∼ 21.
· 김 종 오. 물리학총론 1부. (주)교학사. (1990. 10. 20.). pp. 95 ∼ 97.