소개글
"두물체사이에서작용하는힘탐구보고서"에 대한 내용입니다.
목차
1. 서론
1.1. 탐구의 동기 및 목적
1.2. 선행연구 고찰
2. 힘의 이해
2.1. 힘의 정의
2.2. 힘의 작용
2.3. 힘의 종류
2.3.1. 중력
2.3.2. 장력
2.3.3. 마찰력
2.3.4. 부력
3. 실험 설계 및 방법
3.1. 중력을 이용한 실험(1) 설계
3.2. 중력을 이용한 가상 모의 실험(2) 설계
3.3. 장력을 이용한 가상 모의 실험 설계
3.4. 마찰력을 이용한 실험 설계
3.5. 부력을 이용한 실험 설계
4. 실험 결과 및 분석
4.1. 중력을 이용한 실험(1) 결과
4.2. 중력을 이용한 가상 모의 실험(2) 결과
4.3. 장력을 이용한 가상 모의 실험 결과
4.4. 마찰력을 이용한 실험 결과
4.5. 부력을 이용한 실험 결과
5. 결론 및 제언
5.1. 두 물체 사이에 작용하는 힘에 대한 이해
5.2. 실험 결과로 도출한 결론
5.3. 연구의 한계점 및 향후 연구 방향
6. 참고 문헌
본문내용
1. 서론
1.1. 탐구의 동기 및 목적
탐구의 동기 및 목적이다. 지난 1학기 과학 시간에 '자연의 질서를 유지하는 힘', '중력은 어떻게 작용하는가', '운동하는 물체가 부딪히면'이라는 학습 목표를 가지고 역학적 시스템에 대한 기초적인 지식을 공부했다. 그런데 시험이라는 본래 목적을 벗어나 물리라는 학문에 다른 분야보다 깊은 관심과 흥미를 느꼈고 우리 주변에서 일어나는 너무나도 많은 물리 현상들에 궁금증과 호기심이 생겼다. 특히 시험에서 출제된 문제 중에서 더 깊이 있게 연구하고 분석할 기회를 갖고자 "여러 가지 힘"이라는 탐구 주제를 설정하게 되었다. 우리는 눈앞에서 벌어지는 다양한 현상들을 있는 그대로 믿고 수동적으로 받아들이는 경우가 거의 대부분이다. 그러나 과학적 사고의 발달은 눈에 보이는 현상들이 정말로 사실인지 의심하는 것에서부터 시작한다. 의심이 호기심을 일으키고, 호기심이 과학적 사고를 이끌어낸다. 따라서 "왜?", "어떻게?"라는 질문을 가지고 그 현상들을 능동적으로 받아들이고 다각도에서 분석함으로써 과학적 사고 능력을 향상하고자 한다.
1.2. 선행연구 고찰
힘이란 물체의 모양을 변형시키거나 운동 상태를 변화시키는 원인이다. 자연계에서 일어나는 여러 현상이나 복잡한 물체의 운동을 보면 중력, 전자기력, 약한 상호작용(약력), 강한 상호작용(강력)의 4가지 기본적인 힘이 존재한다. 부력, 탄성력, 장력 등의 다양한 힘은 이 4가지 힘을 바탕으로 생긴 힘이라 말할 수 있다.
힘에는 크기, 방향, 작용점의 3요소가 존재한다. 힘의 작용선은 힘의 작용점을 지나 힘의 방향으로 연장시킨 직선을 의미하며, 같은 작용선 상에서 힘의 작용점을 이동시켜도 힘의 효과는 같다. 힘은 크기와 방향을 갖는 벡터량이므로 기호로 나타낼 때 굵은 글자 F 또는 벡터 F로 표시한다. 힘의 단위로는 SI 단위인 N(뉴턴)을 많이 사용한다.
둘 이상의 힘이 동시에 작용할 때 이들 여러 힘과 같은 효과를 내는 하나의 힘을 힘의 합성이라 하며, 합성된 한 힘을 합력이라고 한다. 나란한 두 힘이 같은 방향으로 작용할 때 합력의 크기는 두 힘의 크기를 더한 값이며, 반대 방향으로 작용할 때 합력의 크기는 큰 힘에서 작은 힘의 크기를 뺀 값이 된다. 나란하지 않은 두 힘의 합성 시 합력 F는 두 힘의 크기 F1,F2를 두 변으로 하는 평행사변형을 그릴 때 대각선의 길이와 그 방향이 된다.
2. 힘의 이해
2.1. 힘의 정의
힘은 물체의 모양을 변형시키거나 운동 상태를 변화시키는 원인이다. 골대를 향해 쏘아올린 농구공은 중력을 받아 그물 속으로 떨어지고, 연료의 연소에 의해 생긴 추진력으로 움직이는 기차는 도로 위를 달리면서 마찰력과 저항력을 받는다. 활시위의 탄성력으로 과녁을 향해 날아가는 화살은 중력을 받게 된다. 이와 같이 우리 주위에 있는 물체들 사이에는 여러 가지 힘이 작용하고 있다. 연구 결과에 의하면 자연계에 존재하는 기본적인 힘은 중력, 전자기력, 약한 상호 작용(약력), 강한 상호 작용(강력) 4가지뿐이며, 이를 제외한 부력, 탄성력, 장력 등의 여러 가지 힘은 이 4가지 힘을 바탕으로 생긴 힘이라 할 수 있다.
2.2. 힘의 작용
힘의 3요소에 의해 물체에 작용하는 힘의 효과가 달라진다. 힘의 크기와 방향에 따라 물체의 운동 상태가 달라지며, 힘의 작용점에 따라 물체가 회전할 수도 있다. 따라서 힘의 크기, 방향, 작용점을 알아야 힘의 효과를 파악할 수 있다.
힘의 작용선은 힘의 작용점을 지나 힘의 방향으로 연장시킨 직선이다. 변형되지 않는 물체에서는 같은 작용선 상에서 힘의 작용점을 이동시켜도 힘의 효과가 같다.
물체에 작용하는 힘은 화살표로 나타낸다. 화살의 꼬리를 힘의 작용점에 그리고 힘의 방향으로 화살의 머리를 향하게 한다. 힘의 크기에 비례하는 화살의 길이를 그린다. 힘은 크기와 방향을 가지는 벡터량이므로 기호로 표시할 때는 굵은 글자 F 또는 벡터 F로 나타낸다.
힘의 단위는 SI 단위인 N(뉴턴)을 사용한다. 지구 표면에서 질량이 1kg인 추의 무게(중력)을 힘의 단위로 하면 1kgf(킬로그램력)가 되며, 이때 1kgf=9.8N이다.
물체에 2개 이상의 힘이 동시에 작용할 때 이들 여러 힘과 같은 효과를 내는 하나의 힘을 구하는 것을 힘의 합성이라 하며, 합성된 한 힘을 합력이라 한다. 나란한 두 힘의 합성 시 같은 방향이면 합력의 크기는 두 힘의 크기를 더한 값이고, 반대 방향이면 큰 힘에서 작은 힘의 크기를 뺀 값이 된다. 나란하지 않은 두 힘의 합성 시 합력 F는 두 힘의 크기 F1,F2를 두 변으로 하는 평행사변형의 대각선의 길이와 방향이 된다.
2.3. 힘의 종류
2.3.1. 중력
중력이란 질량을 가진 물체들 사이에 작용하는 인력이다. 모든 물체들 사이에는 두 물체의 질량의 곱에 비례하고 거리의 제곱에 반비례하는 인력이 작용하는데, 이를 중력이라고 한다. 지구상의 물체들은 지구의 중력을 받게 되는데, 이는 지구의 만유인력과 자전에 의한 원심력의 합력으로 작용하는 힘이다. 중력은 물체를 수직 아래로 당기는 힘이며, 이에 따라 물체에 가속도가 생기게 된다. 이러한 중력은 다양한 자연 현상을 설명할 수 있게 해주는 중요한 힘이다.
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참고 자료
눈으로 보는 과학
안쌤의 완벽 과학
고등 물리 I, II 하이탑
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