일반물리실험 힘의 평형 만점 A+ 레포트

소개

일반물리실험 힘의 평형 실험 레포트입니다.
레포트 점수 50/50, 최종성적 A+ 받았습니다.
실험 데이터, 작도법으로 그린 삼각형, 관련 이론, 이론값 계산과 오차율, 매뉴얼에 포함된 질문과 그 대답 등이 포함되어 있습니다.

목차

1. 실험 목적

2. 데이터 정리
2.1. 실험 3-1. 질량 고정
2.1. 실험 3-2. 각 고정

3. 결과 분석
3.1. 이론
3.2. 이론값 계산
3.3. 오차율 계산

4. 질문
4.1. 합성대를 수평으로 하지 않고, 실험을 하게 되었을 때, 분석이 곤란해지는 이유는 무엇인가?
4.2. 실험으로 측정한 값을 측정법이라 한다. 작도법으로 측정한 값과 오차가 생기는 이유는 무엇인가?

5. 토의
5.1. 실험 검토
5.2. 오차 분석 및 개선방안
5.3. 이론을 확인할 다른 실험 제안
5.4. 응용 가능성

본문내용

3.1. 이론
- 물체에 작용하는 알짜 외력과 돌림힘이 모두 없을 때, 물체가 평형에 있다고 한다. 특히 물체가 정지해 있는 경우를 정적 평형이라 한다. 정적 평형의 조건은 알짜 외력과 돌림힘이 없는 것이며, 이를
∑▒〖(F_i ) ⃗=0 ⃗ 〗
∑▒〖(τ_i ) ⃗=∑▒〖((r_i ) ⃗×(F_i ) ⃗)=〗 0 ⃗ 〗
여기서 (τ_i ) ⃗,(r_i ) ⃗,(F_i ) ⃗은 각각 i번째 물체에 연관된 돌림힘, 그 힘이 작용하는 위치, 물체에 작용한 힘을 의미한다.
- 뉴턴의 제 2법칙 F ⃗=ma ⃗에서, 질량이 m인 물체에 작용하는 중력은 mg ⃗이다.
- cos제2법칙은 평면 삼각형의 한 변의 길이를 그 변의 대각의 코사인 값 그리고 다른 두 변의 길이로 나타내는 공식이다.

<중 략>

5.1. 실험 검토
|R|=√(|A|^2+|B|^2+2|A||B|cosθ_c )로부터, 추 두 개 사이의 각이 작아지면 작아질수록 cosθ_c값이 커져 두 추로 인해 생기는 힘의 합력이 더 커지게 되므로 평형을 이루기 위해서는 나머지 하나의 추가 더 무거워져야 할 것이다.
실험 1에서의 경우, 가장 무거운 추를 단 쪽의 도르래와 다른 도르래가 이루는 각이 나머지 두 도르래가 이루는 각보다 더 큰 것을 확인해 볼 수 있었다. 나머지 두 도르래가 이루는 각이 더 작아야 추들로 인해 생기는 합력을 통해 무거운 추와 평형을 이룰 수 있음을 잘 볼 수 있었다.
또한 실험 2의 1회차와 3회차의 값을 비교해 보면, 추 두 개 사이의 각이 60°인 실험 1에서의 경우 추의 무게가 약 1.8배 차이가 났지만, 추 두 개 사이의 각이 30°인 실험 2에서의 경우 추의 무게가 약 1.9배 차이가 남으로 추 두 개 사이의 각이 줄어듦에 따라 평형을 위해 상대적으로 더 무거운 질량을 요구함을 확인해 볼 수 있었다.

참고자료

· 일반물리학실험 매뉴얼
· Richard Wolfson, 핵심물리학, 4판, 청문각, 2020, p88, p261-262