본문내용
1. 실험 목적 및 배경 이론
1.1. 실험 목적
실험 목적은 다음과 같다. 애트우드의 기계에 대해 알아보고, 물체에 적용되는 힘, 물체의 질량, 물체의 가속도 간의 관계를 파악하는 것이다. 애트우드 기계는 여러 개의 추들이 도르래에 실로 연결된 장치로, 양쪽 매달린 추의 질량 차이에 따라 알짜 힘이 결정된다. 이 알짜 힘은 양쪽 추를 가속시키게 된다. 따라서 본 실험에서는 이러한 관계를 확인하고자 한다. []
1.2. 배경 및 이론
애트우드의 기계는 여러 개의 추들이 도르래에 실로 연결된 장치이다. 추의 질량 차이는 양쪽 추에 작용하는 알짜 힘을 결정한다. 이 알짜 힘은 매달린 추 양쪽을 가속(무거운 질량은 아래로, 가벼운 질량은 위로)시킨다. 이때 양 추 사이 힘은 T-M1g=F=M1a, T-M2g=F=M2(-a)로 주어지고, a=g((M2-M1)/(M2+M1))이다.
애트우드의 기계에서 양쪽 끝에 달린 추의 질량 차이가 클수록 가속도의 값이 커지며, 질량 차이가 일정할 경우에는 총질량이 큰 경우에 가속도가 작아진다. 이는 마찰력을 고려하지 않은 이론적인 상황에서 성립하는 것으로, 실제 실험에서는 도르래의 마찰력으로 인해 실험값과 이론값의 차이가 발생할 수 있다.
또한 M1=M2일 경우에는 추의 위치와 관계없이 역학적 평형상태를 이루게 된다. 그러나 M1>M2의 상태에서 실험을 진행하면 두 추는 일정한 속도로 운동하게 되며, 위의 식에 대입하여 두 물체의 가속도를 구할 수 있다.
2. 실험내용(실험조건 및 순서)
2.1. 실험 기구
포토케이트/도르래 시스템(Photogate/Pully System : ME-8967)은 애트우드 기계의 운동을 측정하는 데 사용되는 실험 장치이다. 유니버셜 테이블 클램프(Universal Table Clamp : ME-9376B)는 실험 장치를 부착하는 데 사용된다. 실은 양쪽 추를 연결하는 데 활용된다. 이와 같은 실험 기구들을 통해 애트우드 기계의 운동을 관찰하고 측정할 수 있다.
2.2. 실험 방법
Pasco 550 universal interface를 컴퓨터에 연결하고, Pasco 550 universal interface와 컴퓨터를 켠다. 실험 Ⅰ. 총 질량 상수에 대한 실험을 진행하기 위해 Pasco Capstone을 실행한다. Capstone의 장치 도구에서 Hardware Setup icon을 클릭하여 하드웨어 설정 창을 열고, 하드웨어 설정 창 안의 Pasco 550 universal interface 그림의 디지털 채널 1을 클릭하여 Photogate with Pully를 선택한다. 그 다음 Capstone 좌측의 디스플레이 팔레트의 상단에 위치한 Graph를 더블클릭하여 그래프 창을 ...
