대학 물리학 실험 - 힘의 평형 실험

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론
3. 실험 장비및 실험 방법
4. 관찰 및 결과
5. 분석 및 토의
6. 결론
7. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적

힘의 합성대를 이용하여 물체에 동시에 작용하는 힘들의 합성을 이해하고 그 물체가 평형 상태에 있는 조건을 탐구하고 분석한다.

2. 실험 이론

*힘: 물체의 운동상태를 변화시키는 작용
① 정지해있는 물체에 힘을 가할 때 → 물체가 움직이게 된다.
② 물체가 운동하고 있을 때 → 물체가 정지/속도가 변하게 된다.
⇒ 속도의 변화를 일으킴 → 운동상태가 변화함.
*벡터: 물리량을 표현하는 방법. 크기와 방향을 가진다.
↔ 스칼라: 크기만을 갖는다.

*물체가 평형 상태에 있다는 것은 일반적으로 물체의 운동이 시간에 따라 변하지 않는 것을 의미한다. 병진운동은 정지상태를 포함하여 일정한 속도 로 움직이는 상태이며, 회전운동은 일정한 각속도로 회전하고 있는 경우이 다. 여러 가지 힘을 받는 물체가 평형 상태에 있으려면 다음의 두 가지 조 건을 만족해야 한다.
• 제 1조건: 병진운동의 평형 상태를 유지하기 위해서는 모든 외력의 합이 0이 되어야 한다.
• 제 2조건: 회전운동의 평형 상태를 유지하기 위해서는 모든 토크의 합이 0이 되어야 한다.
-토크: 물체에 작용하여 물체를 회전시키는 원인이 되는 물리량으로서 비틀 림 모멘트라고도 한다. 단위는 N·m 또는 kgf·m를 사용한다.
↳이번 실험에서는 병진운동의 평형 상태를 다루므로, 제 1조건의 충족 정 도를 검사한다.

* 힘의 합성을 탐구할 때에는 작도법과 해석법을 활용할 수 있다. 　
ⅰ) 작도법: 평행사변형법과 삼각법이 있다.
① 평행사변형법 : 먼저, 두 힘을 각각 평행이동하여 시점을 일치시킨다. 이 들 힘의 합력은 아래의 <그림 1>과 같이 두 힘 벡터를 한 쌍의 변으로 하 는 평행사변형을 그린 후, 평행사변형의 대각선을 그어서 구한다.

< 중 략 >

3. 실험 장비 및 실험 방법

실험 장비
• 힘의 합성대
• 추
• 수준기
• 그래프 용지

실험 방법
① 합성대 윗면이 수평이 되도록 수준기를 이용하여 조절나사를 잘 조절한 다.

참고자료

· https://cafe.naver.com/aua/39178
· https://cafe.naver.com/goondae/1938621
· 대학물리학실험/김창배외8명(2019)/북스힐
· 수학의정석/홍성대/성지출판