중앙대학교 일반물리실험 A+ 토크의_이해_회전평형_결과보고서

소개

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목차

1. 실험값
2. 결과분석
3. 오차논의 및 검토
4. 결론

본문내용

1. 실험값
k = (mtotal g)/x
τ(실험) = rs(mg + kl), τ(이론) = rM(m + M)g, τ(이론, 각도 변화) = rM(m + Msinθ)g
여기서 k는 용수철상수, mtotal은 추걸이를 포함한 전체 질량, g는 중력가속도, x는 용수철의 늘어난 길이, rs는 왼쪽 연결고리까지의 거리, rM은 오른쪽 연결고리까지의 거리, m은 연결고리의 질량, M은 추걸이와 질량추의 질량, l은 용수철이 늘어난 길이, θ는 위치벡터 rM과 작용한 힘 F가 이루는 각, sinθ는 그 각의 사인값이다.
고정 설정값은 추걸이 질량 5.5400g, 중력가속도 9.8067m/s², 연결고리 질량 4.7600g, rs = 14.4000cm, rM = 15.6000cm이며 오차율은 ((τ(실험)-τ(이론))/τ(이론))×100으로 계산하였다.

<중 략>

2. 결과분석
본 실험의 목적은 회전평형의 조건을 실험하고, 이를 통해 토크의 의미를 이해하는 데 있다. 실험은 먼저 용수철저울의 용수철상수 k를 측정한 뒤, 힘의 크기 F, 회전축으로부터 힘의 작용점까지의 거리 r, 그리고 위치벡터와 힘이 이루는 각 θ를 각각 변화시켜 토크가 어떻게 달라지는지를 확인하는 순서로 진행되었다.
토크의 기본식은 τ = rFsinθ이고, 회전평형에서는 물체에 작용하는 알짜 토크가 0이므로 왼쪽과 오른쪽 토크의 크기가 서로 같아져야 한다. (여기서 τ는 토크, r은 회전축으로부터 힘의 작용점까지의 거리, F는 작용한 힘의 크기, θ는 위치벡터와 힘이 이루는 각이다.)

참고자료

· 남형주,『일반물리실험 1』, 북스힐(2024), (149 - 166p)
· Halliday, David; Resnick, Robert; Walker, Jearl. "Chapter 10. Torque, Chapter 11. Equilibrium and Elasticity", 『Fundamentals of Physics, 9th Extended Edition』, Wiley(2010)