마찰력실험 레포트

소개

마찰력실험레포트에 대한 내용입니다.
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목차

1. 실험 목적(Introduction)

2. 실험 이론(Theory)

3. 실험 장치와 실험 절차(Apparatus & Procedure)
(1) 실험장치
(2) 실험절차

4. 측정 결과(Data & Results)
(1) 접촉 면적과 마찰계수의 관계
(2) 물체의 접촉면의 성질 및 무게가 마찰계수에 미치는 영향

5. 오차 분석(Error Analysis)
-오차 원인

6. 고찰할 것(Discussion)
(1) A면과 B면에 대한 표 1의 실험 결과는 표면적이 다른 경우를 비교한 것이다. 실험 결과로부터 접촉 단면적의 크기가 달라질 때 운동마찰계수가 어떻게 변하는가?
(2) A면과 C면은 표면적은 동일하지만 표면의 성질이 다른 경우이다. 실험 결과로부터 알 수 있는 것은 무엇인가?
(3) 실험절차의 (3)-(e) 실험 과정의 결과(표 2의 오른쪽 열)로부터 운동마찰계수에 영향을 주는 요소는 무엇이라고 결론지을 수 있는가?

본문내용

1. 실험 목적(Introduction)
뉴턴의 운동법칙을 통하여 두 물체의 접촉면 사이에 작용하는 마찰력을 측정한다. 그 결과로부터 물체의 질량, 접촉면의 면적 및 크기가 마찰계수와 어떤 관계를 갖는지 확인한다.

2. 실험 이론(Theory)
물체가 정지 상태에 있을 때 물체가 움직이게 하려면 일정한 힘이 필요하다. 물체와 표면 사이의 정지마찰력 때문인데, 외부에서 작용하는 힘이 커짐에 따라 임계값에 도달할 때까지 정지마찰력이 증가한다. 임계값(최대 정지마찰력)을 넘어서면 물체는 움직이게 되고, 이때부터는 운동마찰력이 작용하게 되는데, 일반적으로 운동마찰력이 정지마찰력보다 작다([그림1]).

최대정지마찰력과 운동마찰력은 표면이 물체에 작용하는 수직항력()의 크기에 근사적으로 비례한다는 것이 실험적으로 알려진 사실이다. 차원이 없는 양인 마찰계수를 도입하면




[그림 1] 마찰력의 크기를 외부에서 물체에 작용한 힘의 함수로 나타낸 그래프
으로 표현할 수 있다.



아래 [그림 2]와 같이 수평면 위에 나무 블록()이 있고, 블록이 실을 통해 공중에 매달린 추()에 연결되어 있다. 뉴턴의 운동법칙을 적용하면

[그림 2] 물체에 실에 매달린 추에 의한 힘이 작용하는 상황.

가 성립한다. 식 (4)로부터 구한 수직항력을 식 (3)에 대입한 후, 식 (3)과 (5)에서 장력을 소거하면


가 된다. 실험 장치를 통해 계의 가속도를 구할 수 있으므로 식 (6)을 변형하면 운동마찰계수는 다음과 같다.

참고자료

· 마찰계수의 정의 - https://www.scienceall.com/%EB%A7%88%EC%B0%B0-%EA%B3%84%EC%88%98coefficient-of-friction/