소개글
"경사면에 따른 물체"에 대한 내용입니다.
목차
1. 경사면 운동
1.1. 실험 목적
1.2. 실험 이론 및 원리
1.3. 실험 기구 및 장치
1.4. 실험 방법
1.5. 주의 사항
1.6. 실험 결과
1.7. 토의 사항
2. 정지마찰계수의 측정
2.1. 실험 목적
2.2. 실험 원리
2.3. 기구 및 장치
2.4. 실험 방법
2.5. 참고문헌
2.6. 응용분야
3. 참고 문헌
본문내용
1. 경사면 운동
1.1. 실험 목적
물체가 경사면을 따라 마찰 없이 내려오는 등가속도 운동에서 경사면의 기울기 변화에 따르는 물체의 가속도 변화를 실험을 통해서 알아보고 중력가속도를 구하는 것이 실험의 목적이다.
물체의 가속도 a는 물체에 작용하는 알짜힘 F에 비례하고 물체의 질량에 반비례한다. 경사면에 놓인 물체에는 수직 방향으로 받는 중력과 경사면과 수평 방향으로 작용하는 두 가지 힘을 받는다. 경사면의 높이가 높아질수록 경사면이 이루는 각도는 커지게 되며, 이에 따라 사인값도 증가하게 된다. 그래프를 통해 경사면의 기울기가 가파를수록 가속도의 크기가 커짐을 알 수 있다.
1.2. 실험 이론 및 원리
뉴턴 제 2법칙에 따르면 물체의 가속도 a는 물체에 작용하는 알짜힘 F에 비례하고 물체의 질량에 반비례한다.
이를 식으로 나타내면 F=ma이다.
경사면 운동에서 질량 m인 물체가 경사각 θ인 경사면을 미끄러져 내려올 때, 중력 mg의 경사면 방향의 성분력은 mgsinθ이다.
뉴턴 제 2법칙을 적용하면 ma=mgsinθ가 되므로 가속도는 a=gsinθ가 된다.
경사면 길이가 d이고 끝단의 높이가 h인 경우, sinθ=h/d이므로 가속도는 a=g(h/d)가 된다.
즉, 경사면 방향의 가속도는 경사면 끝단의 높이 h에 비례한다.
1.3. 실험 기구 및 장치
실험을 위해 컴퓨터, 인터페이스, 운동센서, 역학수레 트랙 등의 기구와 장치를 사용한다. 운동센서에는 스위치가 있어 수레의 움직임을 감지할 수 있다. 또한 실험 과정에서 실험 재료로 나무토막 시료, 금속 시료, 플라스틱 시료와 추 세트, 저울 등을 활용한다. 이와 같은 실험 기구와 장치를 통해 경사면 운동에 따른 가속도 측정과 정지마찰계수 측정이 가능하다.
1.4. 실험 방법
그림 2와 같이 테이블 위에 트랙과 운동 센서를 설치하고, 트랙의 한쪽 끝의 높이를 조절한다. 운동 센서에 있는 스위치는 수레 표시에 고정한다. 운동 센서를 인터페이스 연결한 후 측정프로그램(CAPSTONE)을 실행한다. CAPSTONE의 Hardware Setup에서 운동 센서가 연결되어 있는지를 확인하고 워크 Page에 Graph를 끌어놓는다. 수평축에 Time, 수직축에 Velocity(㎝/s)를 설정하고, 센서의 Sample Rate를 100 Hz 정도로 설정한다. 빨간색 Record 버튼을 클릭하고, 수레를 가볍게 놓아준다. 수레가 ...
참고 자료
일반물리학실험, 김연중 외 2인, 북스힐, 59p (2020)
실생활에서의 마찰력, 대한민국 교육부 공식 블로그, https://if-blog.tistory.com/5955, 2022. 03. 18.
일반물리학실험, 김연중 외 2인, 북스힐, 46p (2020)
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=3537006&cid=60217&categoryId=60217
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=3537250&cid=60217&categoryId=60217
https://terms.naver.com/entry.naver?docId=411357&cid=42327&categoryId=42327
