충북대 A+ 보고서 Newton 제2법칙

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본문내용

실험 목표
힘-시간 그래프와 가속도-시간 그래프를 비교하여 물체의 운동을 분석한다.
힘-가속도 그래프를 분석하여 힘과 질량, 가속도 사이의 관계를 결정한다.
앞뒤로 움직이는 물체의 운동을 분석한다.

Newton의 제 2법칙
물체의 관성적 특성은 질량으로 표현된다. 물체에 여러 개의 힘이 작용하고 있을 때, 물체의 가속도 는 그 힘들의 벡터 합(곧, 알짜 힘)과 직접적으로 비례하고 물체의 질량에 반비례한다. 이 관계가 Newton의 제 2법칙이다. Newton의 제 1법칙과 마찬가지로, 이 법칙도 관성기준계에서만 유효하다. 힘 의 단위는 질량과 가속도의 단위로 정의된다. SI단위계에서 힘의 단위는 N(뉴턴)이고, kg∙m/s2 과 같 다.

실험도구
컴퓨터, 인터페이스, 인터페이스 연결케이블, 센서 연결케이블 2 개,
힘 센서, 가속도 센서, 카트, 500 g 추 1 개, 트랙, 테이프, 스토퍼 2개, 클램프 1개.

결과 분석
‘실험 1’의 [카트 + 힘 센서 + 가속도 센서]의 힘-시간 그래프, 가속도-시간 그래프를 붙인다.
‘실험 1’의 [카트 + 힘 센서 + 가속도 센서], [카트 + 힘 센서 + 가속도 센서 + 500 g 추 1 개] 의 힘-가속도 그래프를 각각 붙인다
‘실험 2’의 [카트 + 힘 센서 + 가속도 센서]의 힘-가속도 그래프를 붙인다.
실험 1의 선형 그래프의 기울기가 음의 값으로 나와 있는데 힘 센서의 오류로 판단해 힘의 방향이 반대로 나와 있어 그 힘의 방향을 반대로 바꾸니 양수로 만들었습니다.

‘실험 1’에서 얻은 기울기를 질량과 비교하라. 이 결과를 이용하여 힘, 질량, 그리고 가속도의 관계 를 일반적인 식으로 표현하라.
실험 1에서 500g 추가 있는 경우와 없는 경우를 비교 하는 과정에서 500g의 추가 있는 그래프가 500g의 추가 없는 그래프에 비해 힘 – 가속도 그래프 기울기에 비해 크게 결과값이 나왔다.

참고자료

· 일반물리학(3판) Randall. D. Knight, Brian Jones, Stuart Field