[일반물리실험 A+ 4.5 자료] - 일정한 힘과 운동 마찰 실험 보고서

소개글

"[일반물리실험 A+ 4.5 자료] - 일정한 힘과 운동 마찰 실험 보고서"에 대한 내용입니다.

이공계 4.5 만점 수석 학생의 보고서입니다.
예비보고서와 결과보고서가 함께 작성되어 있는 레포트입니다.
총 40장의 내용으로 모든 실험 결과가 세밀하게 분석되어 있습니다.
더불어, 오차분석 및 토의가 논리적이고 체계적으로 작성되어 있습니다.

일반물리실험 교재 속 문제에 대한 풀이도 상세히 작성되어 있습니다.

목차

Ⅰ. 개요 (Introduction)
ⅰ) 실험 목표

Ⅱ. 이론 (Theory)
ⅰ) 마찰력 (Force of Friction)
(1) 정지 마찰력
(2) 운동 마찰력
(3) 마찰계수
ⅱ) 마찰력이 없는 수레의 운동
ⅲ) 운동마찰이 있는 운동
ⅳ) 뉴턴의 제 2법칙 (Newtons second law)

Ⅲ. 실험장치 및 실험절차 (Apparatus & Procedure)
ⅱ) 비교 변인
ⅲ) 실험절차
ⅳ) 주의 사항

Ⅳ. 데이터 및 결과 (Data & Results)
ⅰ) 마찰이 없는 경우 - 역학 수레의 질량(=0.593kg)이 일정하고 추(추+추걸이)의 질량을 3가지로 (= 0.049kg, =0.099kg, =0.149kg) 변화시키는 실험
(1) 가속도의 이론값과 실험값
(2) 실험 결과를 보고 추의 질량과 가속도, 추걸이와 추에 의해 주어지는 일정한 힘 사이에 어떠한 관계가 있는지 그래프로 표현하고 설명하시오.
ⅱ) 마찰이 없는 경우 – 추(추+추걸이)의 질량(= 0.049kg)이 일정하고 수레의 질량을 3가지로 (=0.593kg, =0.841kg, =1.090kg) 변화시키는 실험
(1) 가속도의 이론값과 실험값
(2) 역학수레의 위치, 속도, 가속도는 시간에 따라 어떻게 변하는지 서술하시오.
(3) 실험 결과를 보고 역학수레의 질량과 가속도, 추걸이와 추에 의해 주어지는 일정한 힘 사이에 어떠한 관계가 있는지 그래프로 표현하고 설명하시오.
ⅰ,ⅱ) 마찰을 무시할 수 있는 경우
(1) 시간 – 거리 그래프
(2) 시간 – 속도 그래프
ⅲ) 마찰이 있는 경우 – 수레의 질량(=0.593kg)이 일정하고 추(추+추걸이)의 질량을 3가지로 (=0.248kg, =0.298kg, =0.348kg) 변화시키는 실험
(1) 가속도의 이론값과 실험값
(2) 추의 질량에 따라 측정된 운동 마찰 계수의 차이가 있는가? 아니면 유사한가? 그 이유는 무엇일까 설명하시오.
ⅳ) 마찰이 있는 경우 – 추의 질량이 (=0.348kg)로 일정하고 수레의 질량을 3가지로(=0.593kg, =0.841kg, =1.090kg) 변화시키는 실험
(1) 가속도의 이론값과 실험값
(2) 역학수레의 질량에 따라 측정된 운동 마찰 계수의 차이가 있는가? 아니면 유사한가? 그 이유는 무엇일까 설명해 보시오.
ⅲ,ⅳ) 마찰이 있는 경우
(1) 시간 – 거리 그래프
(2) 시간 – 속도 그래프

Ⅴ. 오차분석 (Error Analysis)
ⅰ) 절대 오차
(1) 마찰이 없는 경우 - 역학 수레의 질량(=0.593kg)이 일정하고 추(추+추걸이)의 질량을 3가지로 (= 0.049kg, =0.099kg, =0.149kg) 변화시키는 실험
(2) 마찰이 없는 경우 – 추(추+추걸이)의 질량(= 0.049kg)이 일정하고 수레의 질량을 3가지로 (=0.593kg, =0.841kg, =1.090kg) 변화시키는 실험
(3) 마찰이 있는 경우 – 수레의 질량(=0.593kg)이 일정하고 추(추+추걸이)의 질량을 3가지로 (=0.248kg, =0.298kg, =0.348kg) 변화시키는 실험
(4) 마찰이 있는 경우 – 추의 질량이 (=0.348kg)로 일정하고 수레의 질량을 3가지로(=0.593kg, =0.841kg, =1.090kg) 변화시키는 실험
ⅱ) 오차율
(1) 마찰이 없는 경우 - 역학 수레의 질량(=0.593kg)이 일정하고 추(추+추걸이)의 질량을 3가지로 (= 0.049kg, =0.099kg, =0.149kg) 변화시키는 실험
(2) 마찰이 없는 경우 – 추(추+추걸이)의 질량(= 0.049kg)이 일정하고 수레의 질량을 3가지로 (=0.593kg, =0.841kg, =1.090kg) 변화시키는 실험
(3) 마찰이 있는 경우 – 수레의 질량(=0.593kg)이 일정하고 추(추+추걸이)의 질량을 3가지로 (=0.248kg, =0.298kg, =0.348kg) 변화시키는 실험
(4) 마찰이 있는 경우 – 추의 질량이 (=0.348kg)로 일정하고 수레의 질량을 3가지로(=0.593kg, =0.841kg, =1.090kg) 변화시키는 실험
ⅲ) 표준편차와 표준오차
(1) 마찰이 있는 경우 – 수레의 질량(=0.593kg)이 일정하고 추(추+추걸이)의 질량을 3가지로 (=0.248kg, =0.298kg, =0.348kg) 변화시키는 실험
(2) 마찰이 있는 경우 – 추의 질량이 (=0.348kg)로 일정하고 수레의 질량을 3가지로(=0.593kg, =0.841kg, =1.090kg) 변화시키는 실험
ⅳ) 실험기구로부터 발생 가능한 오차 범위
ⅴ) 오차 원인 및 개선 방안

Ⅵ. 토의 (Discussion)

Ⅶ. 참고문헌 (References)

본문내용

Ⅰ. 개요 (Introduction)
ⅰ) 실험 목표
1. 마찰을 거의 무시할 수 있는 경우에 물체의 힘과 운동에 대해 실험 데이터를 측정 하 여 같은 질량의 물체에 작용하는 힘의 크기가 물체의 운동에 미치는 영향을 이해한다.
또한, 힘에 의한 물체의 운동 변화를 뉴턴이 제 2법칙을 이용하여 설명하고 같은 힘이 작용할 때 물체의 질량에 따라 운동이 어떻게 달라지는지 확인한다.
2. 마찰을 무시할 수 없는 경우에 물체의 운동을 측정하여 마찰계수를 확인하고 수직항 력-마찰력 관계와 마찰면-마찰계수의 관계를 확인한다.
3. Photogate with pulley를 이용하여 매달린 추의 무게로 인해 끌어 당겨지는 수레의 운동을 측정하여 마찰이 있는 경우와 마찰이 없는 경우의 운동 차이를 확인하고 마찰 이 있는 경우의 운동마찰계수를 확인한다.

Ⅱ. 이론 (Theory)
ⅰ) 마찰력 (Force of Friction)
물체가 어떤 표면 위를 운동할 때, 주위와의 상호작용 때문에 물체가 운동하는데 받는 저항력이다.

(1) 정지 마찰력 
외력 가 작용해도 물체가 움직이지 않을 때 외력 에 맞서서 작용하는 힘이다. 최대 정지 마찰력은 물체가 막 움직이려는 순간의 정지 마찰력으로  max라고 표기한다. 정지 마찰력과 외력의 관계를 표현하면 다음과 같다.

<중 략>

(a)와 (b)를 통해 쓰레기통을 끄는 경우에 통과 거친 표면 사이의 마찰력 는 외력와 반대 방향으로 작용하는 것을 알 수 있다. 또한, 가한 힘과 마찰력의 크기에 대한 도표인 ⒞를 통
해    max임을 확인할 수 있다. 실험을 통해 마찰력은 두 표면의 특성에서 기인하는 것을 알 수 있다. 표면이 거칠기 때문에 접촉은 물질의 돌출부가 만나는 단지 몇 개의 점에서만 일어난다. 이러한 점에서 한 돌출부가 다른 표면의 돌출부끼리 접촉할 때 화학적인 결합에 의해 마찰력이 일어난다. 원자 수준에서 볼 때 마찰은 매우 복잡하다. 그러나 실제로 마찰력의 본질은 표면의 원자나 분자 사이의 전기적 상호작용이며 이는 반데르발스 힘(van der Waals Force)와 관련이 있다.

참고 자료

일반 물리학 실험. 김병훈 외 11명. 북스힐, 1998. 84쪽~89쪽, 247쪽~255쪽