선형 공기부상궤도를 이용한등가속도 운동 실험1. 실험 목적선형 공기부상궤도(LAT)를 이용하여 등가속도 운동을 측정하고, 이를 이용하여 중력가속도 값을 검증한다.2. 이론뉴턴의 운동 법칙vec{F} ~=~m vec{a}에 의하여 일정한 힘vec{F}를 받는 질량m의 물체는 일정한 가속도vec a로 운동한다. 물체의 속도를 v, 위치를 x라고 정의했을 때 각각은 아래와 같이 표현될 수 있다.v=v _{0} + vec{a} tx=x _{0} t+ {1} over {2} vec{a} t ^{2} 이때x-t ^{2} 그래프를 그리면 기울기가{a} over {2}인 직선이 된다.[그림 2]와 같이 질량이 M인 물체(추)와 질량이 m인 물체(글라이더)를 실로 연결하여 M을 낙하시킨다. 이 경우 질량이 공기 저항과 마찰은 무시할 수 있을 정도로 작다고 가정하면, 글라이더와 추의 운동 방정식은 다음과 같다.Mg-T=Ma _{1}T=ma _{2} 두 물체의 가속도는 같으므로a _{1} =a _{2}이고, 두 식을 연립하여 g에 관한 식으로 정리하면g= {M+m} over {M} a로 표현된다. g, M, m이 모두 상수이므로 가속도 a도 일정한 값을 갖는다. 따라서, 글라이더와 추는 등가속도 운동을 한다는 사실을 알 수 있다.앞서 등가속도 운동을 하는 물체는x-t ^{2} 그래프에서 기울기가{a} over {2}인 직선이 된다는 사실을 입증하였으므로, 시간에 따른 글라이더의 위치를 기록하면 가속도 a를 알 수 있고, M과 m의 값은 이미 알고 있으므로 중력가속도 g의 값을 알 수 있다.3. 실험 기구 및 장치선형 공기부상궤도, 송풍기, 글라이더, 도르래, 추걸이, 추 세트, I-CA 세트, 실4. 실험 방법1) 선형 공기부상궤도와 송풍기를 설치하고, 글라이더의 위치를 기록하기 위해 스크린과 I-CA 세트를 설치한다.2) 형광 스티커를 붙인 글라이더와 추걸이의 무게를 기록한 후 선형 공기부상궤도에 글라이더를 올려놓고 실을 묶어 추걸이를 연결한다.
