일반물리학실험(중력가속도)

목차

1. 실험목적
2. 실험원리
3. 실험기구 및 재료
4. 실험방법
5. 측정값
6. 실험결과
7. 결과에 대한 논의
8. 결론
9. 참고 문헌 및 출처

본문내용

1 . 실험목적
지구 중력에 의해 낙하하는 물체에 대해 낙하 거리와 시간을 측정하여 자유낙하 하는 물체의 속도 변화를 관찰하고 중력 가속도를 구한다.

2 . 실험원리
질량이 m인 물체가 지표면 근처에서 낙하할 때 물체가 받는 중력은로 주어진다. 여기서 G는 만유인력 상수이고, M은 지구의 질량, r은 지구와 물체 사이의 거리이다. 지면으로부터 물체까지의 거리가 지구의 반지름 R에 비해 매우 작은 경우 식에 주어진 거리는 r=R로 쓸 수 있으므로 중력 F는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

여기서 이고 중력 가속도라 부르며, 물체의 질량에 상관없는 일정한 상수이다. 따라서 지표면 근처에서 낙하하는 물체의 운동방정식은 다음과 같다.

이 식으로부터 정지 상태에서 물체가 자유낙하 할 때 시간 t 후의 물체의 낙하속도 는 다음과 같다.

그리고 낙하 거리 h는 다음과 같이 주어진다.

따라서 낙하 거리 h와 낙하 시간 t를 측정하여 중력 가속도 g를 결정할 수 있다.

3 . 실험기구 및 재료
중력 가속도 측정 장치, 스마트 계시기, 줄자, 저울, 작은공, 골프공, 플라스틱 공

4 . 실험방법
(1) 그림과 같이 장치를 하고 물체가 낙하할 거리 h를 정한다.(낙하 스위치에 연결된 플러그는 스마트계시기의 1번 입력, 그리고 공받게에 연결된 플러그는 스마트 계시기의 2번 입력에 연결한다.
(2) 스마트 계시기를 켜고 TIME – TWO GATE 모드를 선택한다.
(3) 물체가 떨어질 것으로 예상되는 지점에 공받게를 놓는다.
(4) 물체를 낙하 상자에 매단다.
(5) 낙하거리 h를 측정하고 스마트 계시기의 3번 버튼을 눌러 *표시가 나오게 한 후 낙하 스위치를 눌러 물체를 낙하시킨다.

참고자료

· 부산대학교 물리학교재편찬위원회『일반물리학실험』제6판 (교문사,2021)