일반물리실험I 힘의 평형 실험 보고서 (대학1학년 수준)

소개

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목차

1. 실험목적
2. 실험이론 및 원리
3. 실험기구 및 개형
4. 실험방법
5. 측정값
6. 실험 및 계산 값
7. 도식법을 통한 해석
8. 피드백 및 토의
9. 실험 후기

본문내용

[실험목적]
힘의 합성대를 이용하여 몇 개의 힘이 평형이 되는 조건을 연구하고, 이를 도식법과 해석법으로 비교 분석한다.

[실험이론 및 원리]
힘의 평형이란?
어떤 물체에서 여러 가지 힘이 작용하는 경우 작용하는 모든 힘의 벡터합인 알짜 힘이 0인 경우 힘의 평형이 이루어진 상태라고 말한다.

그림에서 두 물체가 벡터 F1와 F2 만큼의 힘으로 가운데의 물체를 당기고 있다. 이 힘들은 가운데 물체의 같은 지점을 당기고 있다. 힘을 벡터 량으로 표시할 때 화살표의 방향은 힘의 방향을, 화살표의 길이는 벡터의 양을 나타낸다.

가운데 물체에 작용하는 총 힘은 벡터 F1과 F2를 더함으로써 구할 수 있다. 벡터의 합은 평행사변형 법을 이용하여 구한다. F1과 F2의 합인 평행사변형의 대각선은 가운데 물체에 작용하는 전체 힘의 방향과 크기를 표시하는 벡터 F’이다. F’은 F1과 F2의 합력이라 부른다. 가운데 물체가 움직이지 않게 하기 위해서는 F3가 필요하다. F3는 F’과 크기는 같지만 방향은 반대이다. 이번 실험에서는 평형 상태를 이용하여 둘 이상의 합력을 찾아보도록 한다.

[평형 조건]
제1 평형조건: 선형적인 평형 상태, 즉 정지 또는 일정속도 직선운동상태를 유지하기 위해서는 모든 외력의 합이 0이 되어야한다.

제2 평형조건: 회전적인 평형상태, 즉 정지 또는 일정속력 회전운동 상태를 유지하기 위해서는 임의의 축에 대한 모든 모멘트, 즉 토크의 합이 0이여야 한다.

[도식법에 의한 벡터 합성]

OA와 OB의 합을 구해보자. 이들의 벡터 합 또는 합력 R은 그림 (b)와 같이 두 백터를 한 쌍의 변으로 하는 평행사변형을 그려서 두 벡터가 만나는 점으로부터 평행사변형의 대각선을 그림으로써 구한다. 이 대각선 벡터 R은 두 벡터의 합으로서 합력의 크기와 방향을 나타낸다. 두 개 이상의 벡터들의 합력을 구할 때는 다각형 법을 이용하는데, 그림(c)에 나타냈다. 처음에 벡터A의 화살표 끝에서 벡터B를 그린다.

참고자료

· 없음