물리실험보고서3-힘과 연모.

소개

과학과 교육의 실제 중 물리 부분 특히 중요한 오차 분석이 실려있음.

목차

1. 용수철의 연결
2. 도르래의 이용
3. 지레의 원리
4. 빗면의 이용

1. 제목
2. 목적
3. 관련이론
4. 실험방법
5. 실험데이타
6. 결론
7. 결과
-오차-
8.참고문헌

본문내용

Ⅰ용수철의 연결
2. 목적 :
용수철이 늘어난 길이와 매달린 물체의 무게와의 관계를 이야기할 수 있다.
3. 관련이론 :
1) 탄성 - 용수철에 힘을 가하면 늘어나거나 줄어든다. 힘을 제거하면 원래의 상태로 돌 아가는데, 이런 성질을 탄성이라고 한다.
2) 소성 - 한 번 변형되면 원래 상태로 안 돌아가고 변형된 상태를 유지하는 성질이다.
3) 탄성력 - 성을 가진 물체가 늘어나거나 줄어들어 상태가 변하면 원래의 상태로 가기 위해 작용하는 힘을 말한다.
4) Hooke‘s law
용수철과 같은 탄성체에서는 작용하는 힘 f와 변형(늘어남)의 크기 x 사이에는, 탄성의 한계 내에서 f=kx의 비례관계가 있는데 이를 훅의 법칙이라고 한다.
F = -kx ( k : 탄성계수 )
(F : 힘, k : 용수철 상수, x : 늘어난 길이)
여기에서 k는 단위가 N/m인 용수철 상수라고 하며 그 크기는 용수철을 만든 재료에 따라 다르다. 물체의 위치 x는 용수철을 잡아당기기 전의 평형점이라 부르는 용수철의 자연적인 길이의 끝점을 x=0이라 할때, 끝점에 대한 변위를 뜻한다. 음(-)부호는 힘이 항상 용수철에 매달린 물체의 변위(용수철의 팽창(x>0) 또는 수축(x<0))의 반대방향으로 작용함을 뜻한다.
이 법칙은 비례한도 범위 내에서 응력과 변형은 비례한다, 즉 용수철이 늘어나는데 필요한 힘이 용수철이 늘어난 길이에 비례한다는 것이다. 여기서 비례한도란 응력과 Strain이 어떤 값에 달할 때까지는 양자간에 비례관계가 성립할 때, 이 관계가 성립하는 한계 응력을 말하는 것이다.
※ Hooke`s law의 한계
경험에 따르면 물체를 너무 큰 힘으로 잡아당기거나 비트는 경우 물체가 완전히 부러지거나 구부러진다. 물체를 변형시켰을 때 일반적으로 정도의 차이는 있지만 원래 상태로 되돌아가려는 복원력이 생겨 후크의 법칙을 만족시킨다. 하지만 변형이 지나치면 복원력이 전혀 생기지 않는 탄성한계를 거쳐 이른바 쉽게 변형이 일어나는 소성 변형단계에 이르게 된다. 또한 탄성한계내의 변형일지라도 변형력이 충분히 작지 않다면 변형에 비례하는 복원력이 생기지 않는다.
5) 용수철 직렬연결
탄성계수가 각각 k1, k2인 용수철을 직렬로 연결한 상태에서 힘 F를 가하면 각 스프링에 걸리는 힘은 동일하고 전체 늘어난 길이는 각 용수철에 늘어난 길이 x1,x2의 합이 되므로 총 늘어난 길이는 x = x1 + x2 = + 이다. 따라서 x = 이므로 합성 탄성계수 k의 크기는 = + 이다. 같은 힘으로 용수철에 작용하더라도 합성 탄성계수 k의 크기는 줄어들기 때문에 더욱 잘 늘어난다.

참고자료

· High top, 김종권이강섭, 두산동아,1997
· http://kr.100.yahoo.com/result.html?pk=14069700